DE102015202957A1

DE102015202957A1 - Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015202957A1
Application number: DE102015202957.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rothmaier; Wolfgang FIMML; Tim HORBACH
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines stationären Gasmotors, mit wenigstens einem Brennraum (3), dem wenigstens ein variabel einstellbares Einlassventil (7) zugeordnet ist, und mit einer Nutzturbine (21), die in einem Abgasstrang (17) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, wobei das wenigstens eine Einlassventil (7) parameterabhängig angesteuert wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1), in particular a stationary gas engine, with at least one combustion chamber (3), which is associated with at least one variably adjustable inlet valve (7), and with a power turbine (21) in an exhaust line (17) of the internal combustion engine (1) is arranged, wherein the at least one inlet valve (7) is controlled parameter-dependent.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine. The invention relates to a method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine.

Insbesondere stationäre Gasmotoren werden typischerweise auf einen stationären Leistungspunkt mit höchstem Wirkungsgrad ausgelegt, der auch als Nennleistungspunkt bezeichnet wird. Dabei wird der Motor sehr nahe an einer Klopfgrenze betrieben. Um weitere Verbesserungen im Motorwirkungsgrad zu erzielen, kann in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine eine Nutzturbine angeordnet werden, um Abgasenergie zu nutzen und den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine weiter zu verringern. Durch den Einsatz der Nutzturbine erhöht sich allerdings ein Abgasgegendruck stromabwärts eines Brennraums der Brennkraftmaschine, wodurch die in dem Nennleistungspunkt bereits sehr sensible Verbrennung schon bei geringfügiger Erhöhung des Lastpunkts und/oder des Abgasgegendrucks zu klopfen beginnt. Ein Betrieb an der Kopfgrenze kann zu einem Ausfall der Brennkraftmaschine führen. Weist die Brennkraftmaschine zusätzlich einen Abgasturbolader auf, führt der aufgrund der typischerweise stromabwärts des Abgasturboladers angeordneten Nutzturbine erhöhte Abgasgegendruck auch zu einer Absenkung der Leistung des Abgasturboladers. Damit steht der geforderte Ladedruck im Nennleistungspunkt nicht mehr zur Verfügung, und es wird eine Absenkung der von der Brennkraftmaschine erbrachten Leistung erforderlich, was auch als Derating bezeichnet wird. In particular stationary gas engines are typically designed for a highest efficiency stationary power point, also referred to as rated power point. The engine is operated very close to a knock limit. In order to achieve further improvements in engine efficiency, a power turbine can be arranged in an exhaust line of the internal combustion engine to use exhaust gas energy and further reduce the fuel consumption of the internal combustion engine. By using the power turbine, however, increases an exhaust back pressure downstream of a combustion chamber of the internal combustion engine, whereby the already in the nominal power point already very sensitive combustion starts knocking even with a slight increase in the load point and / or the exhaust gas back pressure. Operation at the head boundary can lead to failure of the internal combustion engine. If the internal combustion engine additionally has an exhaust-gas turbocharger, the increased exhaust-gas counterpressure due to the useful turbine, which is typically arranged downstream of the exhaust-gas turbocharger, also leads to a reduction in the power of the exhaust-gas turbocharger. Thus, the required boost pressure in the rated power point is no longer available, and it is necessary to lower the power provided by the internal combustion engine, which is also referred to as derating.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. The invention has for its object to provide a method for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, wobei die Brennkraftmaschine wenigstens einen Brennraum aufweist, und wobei dem wenigstens einen Brennraum wenigstens ein variabel einstellbares Einlassventil zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist außerdem eine Nutzturbine auf, die in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dabei wird das wenigstens eine variabel einstellbare Einlassventil parameterabhängig angesteuert. Auf diese Weise ist es möglich, durch geeignete Ansteuerung des Einlassventils und insbesondere durch Verwirklichung fülligerer Ventilhubkurven trotz des von der Nutzturbine erzeugten Abgasgegendrucks einen hinreichenden Ladedruck zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ist es möglich, die Ventilhubkurve so zu wählen, dass eine Ladungskühlung in der Expansionsphase erreicht werden kann. Hierdurch vergrößert sich der Klopfabstand für die Brennkraftmaschine, sodass diese auch bei dem durch die Nutzturbine erhöhten Abgasgegendruck sicher betrieben werden kann. Es ist dann nicht mehr nötig, die Nennleistung der Brennkraftmaschine zu verringern, sodass deren Wirkungsgrad mithilfe der Nutzturbine ohne Nennleistungsverlust erhöht werden kann. The object is achieved in particular by providing a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine has at least one combustion chamber, and wherein at least one variably adjustable inlet valve is assigned to the at least one combustion chamber. The internal combustion engine also has a power turbine, which is arranged in an exhaust line of the internal combustion engine. In this case, the at least one variably adjustable inlet valve is actuated parameter-dependent. In this way, it is possible to provide a sufficient boost pressure by suitable control of the inlet valve and in particular by achieving fuller Ventilhubkurven despite the exhaust gas backpressure generated by the power turbine available. Furthermore, it is possible to choose the valve lift curve so that a charge cooling in the expansion phase can be achieved. This increases the knocking distance for the internal combustion engine, so that it can be operated safely even at the increased by the power turbine exhaust back pressure. It is then no longer necessary to reduce the rated output of the internal combustion engine, so that their efficiency can be increased by means of the power turbine without nominal power loss.

Besonders bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens ein stationärer Gasmotor als Brennkraftmaschine betrieben. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens, insbesondere wenn ein solcher Gasmotor für einen stationären Leistungspunkt mit höchstem Wirkungsgrad ausgelegt ist. Es ist dann mithilfe des variabel einstellbaren Einlassventils möglich, den stationären Gasmotor sehr nah an seiner Klopfgrenze auszulegen, obwohl aufgrund der Nutzturbine ein Abgasgegendruck für den wenigstens einen Brennraum erhöht ist. Ein Absenken des Nennleistungspunktes, nämlich ein sogenanntes Derating, ist nicht erforderlich. Within the scope of the method, a stationary gas engine is particularly preferably operated as an internal combustion engine. In this case, realize the benefits of the method in a special way, especially if such a gas engine is designed for a steady-state power point with the highest efficiency. It is then possible by means of the variably adjustable intake valve to interpret the stationary gas engine very close to its knock limit, although due to the power turbine, an exhaust back pressure for the at least one combustion chamber is increased. A lowering of the rated power point, namely a so-called derating, is not required.

Der Begriff des „variabel einstellbaren Einlassventils“ spricht insbesondere einen variablen Ventiltrieb, ganz besonders einen vollvariablen Ventiltrieb, an. Mithilfe eines vollvariablen Ventiltriebs ist es ohne weiteres möglich, in für sich genommen bekannter Weise die Ventilhubkurve des Einlassventils parameterabhängig äußerst flexibel zu beeinflussen. The term "variably adjustable intake valve" particularly addresses a variable valve train, more particularly a fully variable valve train. With the aid of a fully variable valve train, it is readily possible, in a manner known per se, to influence the valve lift curve of the inlet valve with extreme flexibility depending on the parameters.

Die Nutzturbine ist in dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine vorgesehen, um Abgasenergie in mechanische und/oder elektrische Energie umzuwandeln. Dabei ist es möglich, dass die Nutzturbine mit einer elektrischen Maschine, die als Generator betrieben werden kann, und/oder mechanisch – insbesondere über ein Getriebe – mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist. In letzterem Fall ist es möglich, dass die an der Nutzturbine gewonnene mechanische Leistung unmittelbar einem Abtrieb der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt wird. Solche Nutzturbinen sind für sich genommen bekannt und werden typischerweise auch als „Turbocompound“-Systeme bezeichnet. Dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine ist vorzugsweise wenigstens ein Auslassventil zugeordnet, über welches der Brennraum mit dem Abgasstrang in Fluidverbindung steht. Abgas aus dem Brennraum kann so über das Auslassventil in den Abgasstrang gelangen und dort insbesondere die Nutzturbine antreiben. The power turbine is provided in the exhaust line of the internal combustion engine to convert exhaust energy into mechanical and / or electrical energy. It is possible that the power turbine with an electric machine that can be operated as a generator, and / or mechanically - in particular via a transmission - is connected to the crankshaft of the internal combustion engine. In the latter case, it is possible that the mechanical power obtained at the power turbine is provided directly to an output of the internal combustion engine. Such utility turbines are known per se and are typically referred to as "turbocompound" systems. The at least one combustion chamber of the internal combustion engine is preferably assigned at least one outlet valve, via which the combustion chamber is in fluid communication with the exhaust gas line. Exhaust gas from the combustion chamber can thus pass through the exhaust valve in the exhaust line and drive there in particular the power turbine.

Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher eine Brennkraftmaschine betrieben wird, die einen Abgasturbolader aufweist, der bevorzugt eine stromaufwärts der Nutzturbine in dem Abgasstrang angeordnete Turbine aufweist. In diesem Fall reduziert tendenziell der aufgrund der Nutzturbine erhöhte Abgasgegendruck die Leistung des Abgasturboladers, wobei diese Leistungsreduktion und eine damit einhergehende Absenkung des Ladedrucks durch geeignete Ansteuerung des variabel einstellbaren Einlassventils ausgeglichen werden kann, sodass trotzdem eine ausreichende Ladeluft- oder Gemischmasse für den Brennraum zur Verfügung gestellt werden kann. Also preferred is an embodiment of the method in which an internal combustion engine is operated, which is an exhaust gas turbocharger which preferably has an upstream of the power turbine in the exhaust line arranged turbine. In this case, the increased due to the power turbine exhaust back pressure tends to reduce the performance of the exhaust gas turbocharger, this power reduction and concomitant lowering of the boost pressure can be compensated by suitable control of the variably adjustable intake valve, so still a sufficient charge air or mixture mass for the combustion chamber available can be made.

Das wenigstens eine Einlassventil wird bevorzugt abhängig von wenigstens einem Parameter angesteuert, welcher durch die Nutzturbine bedingt oder bestimmt ist. Somit wird die Ansteuerung des Einlassventils von Bedingungen abhängig gemacht, welche direkt oder indirekt durch die Nutzturbine gegeben oder zumindest verändert sind, wodurch in besonders sicherer und effizienter Weise insbesondere die eingangs beschriebenen, negativen Effekte der Nutzturbine mithilfe der Ansteuerung des Einlassventils ausgeglichen werden können. The at least one inlet valve is preferably controlled as a function of at least one parameter which is conditioned or determined by the utility turbine. Thus, the control of the intake valve is made dependent on conditions which are given directly or indirectly by the power turbine or at least changed, which can be compensated in a particularly safe and efficient manner, in particular the negative effects of the power turbine described above using the control of the intake valve.

Eine Ansteuerung des Einlassventils sieht bevorzugt insbesondere vor, dass wenigstens eine Steuerzeit des Einlassventils beeinflusst wird. Dabei kann es sich um einen Öffnungswinkel – typischerweise angegeben in °KW vor einem oberen Totpunkt eines in dem Brennraum verlagerbaren Kolbens der Brennkraftmaschine –, um einen Einlassschlusswinkel oder Schließwinkel des Einlassventils – insbesondere angegeben in °KW vor einem unteren Totpunkt des Kolbens –, oder Flankensteigungen der Ventilhubkurve, insbesondere eine Steigung einer Einlassflanke von dem Öffnungswinkel bis zu einem maximalen Ventilhub, handeln. Dabei kann insbesondere ein früheres und/oder schnelleres Öffnen des Einlassventils dazu führen, dass trotz eines verringerten Ladedrucks eine ausreichende Brennraumfüllung erreicht wird. A control of the intake valve preferably provides in particular that at least one control time of the intake valve is influenced. This may be an opening angle-typically indicated in ° CA before a top dead center of a piston of the internal combustion engine that can be displaced in the combustion chamber-to an inlet closing angle or closing angle of the inlet valve, in particular indicated in ° CA before a bottom dead center of the piston, or edge slopes the Ventilhubkurve, in particular a slope of an inlet edge of the opening angle to a maximum valve lift act. In this case, in particular, an earlier and / or faster opening of the intake valve can lead to a sufficient combustion chamber charge being achieved despite a reduced charge pressure.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass ein Einlassschluss des Einlassventils, der auch als Schließwinkel bezeichnet wird, parameterabhängig nach früh verstellt wird. Hierdurch kann eine Ladungskühlung in der Expansionsphase des Brennraums erreicht werden, wodurch sich der Klopfabstand der Brennkraftmaschine erhöht. Die Brennkraftmaschine kann so trotz des aufgrund der Nutzturbine erhöhten Abgasgegendrucks auch bei ihrem Nennleistungspunkt sicher und ohne Klopfgefahr betrieben werden. An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that an inlet closing of the inlet valve, which is also referred to as a closing angle, is adjusted in a parameter-dependent manner. In this way, a charge cooling in the expansion phase of the combustion chamber can be achieved, whereby the knocking distance of the internal combustion engine increases. The internal combustion engine can be operated safely and without knocking despite the increased due to the power turbine exhaust back pressure at its rated power point.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der wenigstens eine Parameter, abhängig von dem das Einlassventil angesteuert wird, ausgewählt aus einem Restgasanteil in dem Brennraum, einem Abgasdruck stromaufwärts der Nutzturbine, und dem Signal eines Klopfsensors oder einem daraus abgeleiteten Klopfwert. Es zeigt sich, dass der aufgrund der Nutzturbine erhöhte Abgasgegendruck insbesondere zu einem erhöhten Restgasanteil im Brennraum führt, was ein Klopfen der Brennkraftmaschine begünstigt. Der Restgasanteil wird daher im Rahmen des Verfahrens bevorzugt mittelbar oder unmittelbar erfasst, und das Einlassventil wird abhängig von dem Restgasanteil so angesteuert, dass der Restgasanteil reduziert wird, oder dass aufgrund der beispielsweise durch einen nach früh verlegten Einlassschluss bewirkten Expansionskühlung der Klopfabstand der Brennkraftmaschine trotz des erhöhten Restgasanteils wieder auf einen akzeptablen Wert gebracht wird. Es ist prinzipiell möglich, den Restgasanteil in dem Brennraum mithilfe einer geeigneten Sonde oder eines geeigneten Sensors zu erfassen. In a preferred embodiment, the at least one parameter depending on which the intake valve is controlled is selected from a residual gas content in the combustion chamber, an exhaust pressure upstream of the power turbine, and the signal of a knock sensor or a knock value derived therefrom. It turns out that the increased exhaust back pressure due to the power turbine leads in particular to an increased residual gas content in the combustion chamber, which favors a knocking of the internal combustion engine. The residual gas content is therefore preferably detected indirectly or directly in the context of the method, and the inlet valve is controlled depending on the residual gas content so that the residual gas content is reduced, or that due to the example caused by a postponed inlet closing expansion cooling the knocking distance of the internal combustion engine despite the increased residual gas content is brought back to an acceptable level. It is in principle possible to detect the residual gas content in the combustion chamber using a suitable probe or a suitable sensor.

Eine besonders einfache Methode zur Erfassung des Restgasanteils stellt jedoch eine Erfassung des Abgasdrucks stromaufwärts der Nutzturbine dar. Hierzu bedarf es leidglich eines – gegebenenfalls ohnehin vorgesehenen – Abgasdrucksensors in dem Abgasstrang stromaufwärts der Nutzturbine. Da der Restgasanteil in dem Brennraum direkt von dem Abgasdruck stromaufwärts der Nutzturbine abhängt, kann durch eine Messung des Abgasdrucks ohne weiteres auf den Restgasanteil geschlossen werden. Das Einlassventil kann dann direkt in Abhängigkeit von dem Abgasdruck angesteuert werden, wobei die bereits in Zusammenhang mit dem Restgasanteil erläuterten Vorteile resultieren. However, a particularly simple method for detecting the residual gas content is a detection of the exhaust gas pressure upstream of the power turbine. For this purpose, it requires leßglich one - possibly provided anyway - exhaust pressure sensor in the exhaust line upstream of the power turbine. Since the residual gas content in the combustion chamber depends directly on the exhaust pressure upstream of the power turbine, can be concluded by measuring the exhaust pressure readily on the residual gas content. The inlet valve can then be controlled directly as a function of the exhaust gas pressure, resulting in the already explained in connection with the residual gas content advantages.

Es ist auch möglich, dass das Einlassventil in Abhängigkeit von dem Signal eines Klopfsensors oder einem daraus abgeleiteten Klopfwert angesteuert wird. Es ist dann insbesondere möglich, das Einlassventil so anzusteuern, dass ein beginnendes Klopfen unterdrückt oder verhindert wird. It is also possible for the inlet valve to be activated as a function of the signal of a knock sensor or of a knock value derived therefrom. It is then possible, in particular, to control the inlet valve in such a way that starting knocking is suppressed or prevented.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit einem Miller-Kreisprozess betrieben wird. Ein Miller-Kreisprozess zeichnet sich durch einen frühen Einlassschluss auf, wobei das Einlassventil insbesondere vor Erreichen eines unteren Totpunkts des Kolbens geschlossen wird. Auf diese Weise kann eine Expansionskühlung bewirkt werden, welche den Klopfabstand der Brennkraftmaschine in vorteilhafter Weise erhöht. Durch parameterabhängige Frühverstellung des Einlassschlusses kann der Klopfabstand der Brennkraftmaschine abhängig von konkret vorliegenden Bedingungen und/oder einem momentan vorliegenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in geeigneter Weise eingestellt werden. An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the internal combustion engine is operated with a Miller cycle. A Miller cycle is characterized by an early inlet closure, with the inlet valve in particular being closed before a bottom dead center of the piston is reached. In this way, an expansion cooling can be effected, which increases the knocking distance of the internal combustion engine in an advantageous manner. By parameter-dependent advanced adjustment of the inlet closure, the knocking distance of the internal combustion engine can be adjusted in a suitable manner as a function of concretely present conditions and / or an instantaneously present operating point of the internal combustion engine.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Einlassventil über einen Kurbelwinkelbereich geöffnet wird, der von mindestens 40 °KW bis höchstens 100 °KW, vorzugsweise von mindestens 50 °KW bis höchstens 90 °KW, vorzugsweise von mindestens 60 °KW bis höchstens 80 °KW, besonders bevorzugt 70 °KW geöffnet wird. Dabei sprechen die hier angegebenen Kurbelwinkelbereiche jeweils Kurbelwinkelintervall-Werte an, in deren Verlauf das Einlassventil von dem Öffnungswinkel bis zu einem maximalen Ventilhub verlagert wird. Beträgt also der hier angegebene Kurbelwinkelbereich beispielsweis 70 °KW, bedeutet dies, dass das Einlassventil innerhalb eines Kurbelwinkelintervalls mit einer Breite von 70 °KW vom Öffnungswinkel ausgehend bis zu einem maximalen Ventilhub geöffnet wird. Die hier angegebenen Bereiche zeigen, dass das Einlassventil im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens vergleichsweise schnell – mit steiler Einlassflanke – geöffnet wird, woraus eine besonders füllige Ventilhubkurve und damit eine verbesserte Brennraumfüllung resultieren. Dabei ist es insbesondere möglich, den Kurbelwinkel-Bereich, über welchen das Einlassventil öffnet, parameterabhängig zu wählen. An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the inlet valve via a Crank angle range is opened, which is opened from at least 40 ° CA to at most 100 ° CA, preferably from at least 50 ° CA to at most 90 ° CA, preferably from at least 60 ° CA to at most 80 ° CA, more preferably 70 ° CA. The crank angle ranges specified here in each case respond to crank angle interval values in the course of which the intake valve is displaced from the opening angle up to a maximum valve lift. If, for example, the crank angle range specified here is 70 ° CA, this means that the intake valve is opened within a crank angle interval having a width of 70 ° CA starting from the opening angle up to a maximum valve lift. The areas indicated here show that the inlet valve is opened comparatively quickly in the context of the proposed method - with a steep inlet flank - resulting in a particularly full valve lift curve and thus improved combustion chamber filling. In this case, it is possible, in particular, to select the crank angle range over which the inlet valve opens, depending on the parameter.

Schließlich wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Brennkraftmaschine stationär in einem Nennleistungspunkt betrieben wird. Dabei verwirklichen sich – wie bereits ausgeführt – in besonderer Weise die mit dem Verfahren verbundenen Vorteile. Dies gilt ganz besonders dann, wenn als Brennkraftmaschine ein Gasmotor stationär in einem Nennleistungspunkt betrieben wird. Finally, an embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the internal combustion engine is operated stationary at a rated power point. Here, as already explained, the advantages associated with the method are realized in a special way. This is especially true when the internal combustion engine, a gas engine is operated stationary in a nominal power point.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum aufweist, dem wenigstens ein variabel einstellbares Einlassventil zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist eine Nutzturbine in einem Abgasstrang auf. Bevorzugt ist die Brennkraftmaschine eingerichtet, um mit einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens betrieben zu werden. Dabei verwirklichen sich insbesondere die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile. The object is also achieved by providing an internal combustion engine which has at least one combustion chamber to which at least one variably adjustable inlet valve is assigned. The internal combustion engine has a power turbine in an exhaust line. Preferably, the internal combustion engine is set up to be operated with one of the previously described embodiments of the method. In particular, the advantages already explained in connection with the method are realized.

Insbesondere zeigt sich in Zusammenhang mit dem Verfahren und mit der Brennkraftmaschine, dass hier in vorteilhafter Weise – ganz besonders für stationäre Gasmotoren – zwei Technologien miteinander kombiniert werden, nämlich zum einen ein variabler Ventiltrieb und zum anderen eine Nutzturbine. Dabei wird die aufgrund der Nutzturbine sensiblere Verbrennung entschärft, wobei andererseits zusätzliche Energie aus dem Abgas gewonnen und damit der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht werden kann. Somit ist also eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrads der Brennkraftmaschine möglich, ohne dass die ansonsten zu erwartenden, negativen Auswirkungen zu befürchten sind. Insbesondere bedarf es keiner Absenkung eines Nennleistungspunkts der Brennkraftmaschine. In particular, it becomes apparent in connection with the method and with the internal combustion engine that two technologies are combined with each other here in an advantageous manner, especially for stationary gas engines, namely, on the one hand a variable valve train and, on the other hand, a power turbine. In this case, the more sensitive because of the power turbine combustion is mitigated, on the other hand, additional energy recovered from the exhaust and thus the overall efficiency of the engine can be increased. Thus, an increase in the overall efficiency of the internal combustion engine is possible without the otherwise expected, negative effects are to be feared. In particular, there is no need to lower a rated power point of the internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine ist dabei insbesondere eingerichtet zur Ansteuerung des wenigstens einen variabel einstellbaren Einlassventils, insbesondere im Rahmen einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens. Bevorzugt ist das Einlassventil so ansteuerbar, dass ein Klopfabstand der Brennkraftmaschine abhängig von einem Restgasanteil im Brennraum und/oder einem Abgasgegendruck stromaufwärts der Nutzturbine konstant gehalten oder erhöht wird. The internal combustion engine is in particular configured to control the at least one variably adjustable inlet valve, in particular in the context of one of the previously described embodiments of the method. Preferably, the intake valve is controlled so that a knocking distance of the internal combustion engine is kept constant or increased depending on a residual gas content in the combustion chamber and / or an exhaust gas back pressure upstream of the power turbine.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet. The internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is used to drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine is used in a locomotive or a railcar, or ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank. An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, used for stationary power supply in emergency operation, continuous load operation or peak load operation, the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. A stationary application of the internal combustion engine for driving auxiliary equipment, such as fire pumps on oil rigs, is possible. Furthermore, an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas, possible. It is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator. The internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas. In particular, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine, welches als stationäre Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dabei wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise zur Gewinnung elektrischer Leistung eingesetzt, indem sie einen Generator antreibt, wobei sie besonders bevorzugt in einem Blockheizkraftwerk eingesetzt wird. Particularly preferred is an embodiment of the internal combustion engine, which is designed as a stationary internal combustion engine. In this case, the internal combustion engine is preferably used for obtaining electrical power by driving a generator, wherein it is particularly preferably used in a combined heat and power plant.

Besonders bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine, bei welchem diese als Gasmotor ausgebildet ist. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens. Ganz besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung der Brennkraftmaschine als stationärer Gasmotor. Particularly preferred is also an embodiment of the internal combustion engine, in which it is designed as a gas engine. there realize the advantages of the process in a special way. Very particular preference is given to an embodiment of the internal combustion engine as a stationary gas engine.

Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine. Diese zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal der Brennkraftmaschine bedingt ist. The description of the method on the one hand and the internal combustion engine on the other hand are to be understood as complementary to one another. Method steps which have been described explicitly or implicitly in connection with the internal combustion engine are preferably individually or combined with one another Steps of a preferred embodiment of the method. Features of the internal combustion engine that have been explicitly or implicitly described in connection with the method are preferably individually or combined features of a preferred embodiment of the internal combustion engine. This is preferably characterized by at least one feature, which is due to at least one step of a preferred embodiment of the method. The method is preferably characterized by at least one method step, which is caused by at least one feature of the internal combustion engine.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine; 1 a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine;

2 eine schematische, diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit einer Nennleistung der Brennkraftmaschine von einem Restgasanteil in dem Brennraum, und 2 a schematic, diagrammatic representation of the dependence of a rated power of the internal combustion engine of a residual gas content in the combustion chamber, and

3 eine schematische, diagrammatische Darstellung einer Abhängigkeit eines Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine von einem Restgasanteil in dem Brennraum. 3 a schematic, diagrammatic representation of a dependence of an efficiency of the internal combustion engine of a residual gas content in the combustion chamber.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1. Diese weist wenigstens einen Brennraum 3 auf, vorzugsweise eine Mehrzahl insbesondere gleicher Brennräume 3. Die Brennkraftmaschine 1 ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Entsprechend ist in dem Brennraum 3 ein Kolben 5 verlagerbar angeordnet. Besonders bevorzugt weist die Brennkraftmaschine 1 vier Zylinder, sechs Zylinder, acht Zylinder, zehn Zylinder, zwölf Zylinder, sechzehn Zylinder, achtzehn Zylinder oder zwanzig Zylinder auf. Auch eine größere oder eine andere Anzahl von Zylindern ist möglich. Die Brennkraftmaschine kann als Reihenmotor, als V-Motor, als W-Motor, oder mit einer anderen geeigneten Konfiguration ausgebildet sein. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine 1 , This has at least one combustion chamber 3 on, preferably a plurality of in particular the same combustion chambers 3 , The internal combustion engine 1 is preferably designed as a reciprocating engine. Accordingly, in the combustion chamber 3 a piston 5 arranged displaceably. Particularly preferably, the internal combustion engine 1 four cylinders, six cylinders, eight cylinders, ten cylinders, twelve cylinders, sixteen cylinders, eighteen cylinders, or twenty cylinders. Also, a larger or a different number of cylinders is possible. The internal combustion engine can be designed as a series engine, as a V-engine, as a W-engine, or with another suitable configuration.

Dem wenigstens einen Brennraum 3 ist ein variabel einstellbares Einlassventil 7 zugeordnet, welches einen variablen Ventiltrieb 9 aufweist. Über das Einlassventil 7 ist der Brennraum 3 mit einem Ladepfad 11 verbunden, über welchen dem Brennraum 3 Verbrennungsluft oder ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zuführbar ist. Vorzugsweise ist in dem Ladepfad 3 ein Verdichter 13 angeordnet, der Teil eines Abgasturboladers, eines Kompressors oder einer anderen geeigneten Verdichtungseinrichtung ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 ist bevorzugt ein Abgasturbolader 15 vorgesehen, der einerseits den Verdichter 13 und andererseits eine mit diesem wirkverbundene Turbine 15 in einem Abgasstrang 17 aufweist. Dabei ist die Turbine 15 mit dem Verdichter 13 und dessen Antrieb wirkverbunden, insbesondere über eine nicht dargestellte Welle. The at least one combustion chamber 3 is a variably adjustable inlet valve 7 assigned, which has a variable valve train 9 having. About the inlet valve 7 is the combustion chamber 3 with a charging path 11 connected, over which the combustion chamber 3 Combustion air or a combustion air-fuel mixture can be fed. Preferably, in the charging path 3 a compressor 13 arranged, which is part of an exhaust gas turbocharger, a compressor or other suitable compression device. In the embodiment of the internal combustion engine shown here 1 is preferably an exhaust gas turbocharger 15 provided on the one hand the compressor 13 and on the other hand, a turbine operatively connected thereto 15 in an exhaust system 17 having. Here is the turbine 15 with the compressor 13 and its drive operatively connected, in particular via a shaft, not shown.

Der Brennraum 3 ist über ein Auslassventil 19 mit dem Abgasstrang 17 verbunden. In dem Abgasstrang 17 ist eine Nutzturbine 21 angeordnet, durch welche Abgasenergie in mechanische oder elektrische Energie wandelbar ist. Die Nutzturbine 21 ist bevorzugt Teil eines Turbocompound-Systems. The combustion chamber 3 is via an exhaust valve 19 with the exhaust system 17 connected. In the exhaust system 17 is a utility turbine 21 arranged, by which exhaust gas energy is convertible into mechanical or electrical energy. The power turbine 21 is preferably part of a turbocompound system.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist bevorzugt vorgesehen, dass die Nutzturbine 21 über eine Welle 23 mit einer elektrischen Maschine 25 wirkverbunden ist, die als Generator betrieben werden kann, sodass elektrische Leistung erzeugt werden kann, indem die elektrische Maschine 25 über die Welle 23 durch die Nutzturbine 21 angetrieben wird. In the embodiment shown here, it is preferably provided that the power turbine 21 over a wave 23 with an electric machine 25 operatively connected, which can be operated as a generator so that electrical power can be generated by the electric machine 25 over the wave 23 through the power turbine 21 is driven.

Vorzugsweise ist dem Brennraum 3 auch eine Zündeinrichtung 27 zur Zündung eines in dem Brennraum 3 angeordneten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zugeordnet. Es ist aber alternativ auch möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 als Selbstzünder arbeitet oder mittels einer Pilotzündung gezündet wird, wobei es insbesondere möglich ist, dass die Brennkraftmaschine 1 als Dual-Fuel-Motor ausgebildet ist. Preferably, the combustion chamber 3 also an ignition device 27 to ignite one in the combustion chamber 3 assigned arranged combustion air-fuel mixture. But it is alternatively also possible that the internal combustion engine 1 operates as a diesel or ignited by a pilot ignition, in particular, it is possible that the internal combustion engine 1 is designed as a dual-fuel engine.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 ist vorgesehen, dass der Brennstoff unmittelbar in den Brennraum 3 eingespritzt wird. Insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 als stationärer Gasmotor ausgebildet ist, wird dieser allerdings vorzugsweise als gemischverdichtender Motor betrieben. In diesem Fall wird Brennstoff in den Ladepfad 11 eingebracht, und zwar bevorzugt stromaufwärts des Verdichtes 13, sodass ein Verbrennungsluft-Brenngas-Gemisch durch den Verdichter 13 verdichtet und über den Ladepfad 11 dem Brennraum 3 zugeführt wird. Alternativ ist aber auch eine Einzelpunkteinspritzung oder eine Mehrpunkteinspritzung von Brennstoff – insbesondere zylinderindividuell in einen dem Brennraum 3 individuell zugeordneten Saugrohrabschnitt – möglich. In one embodiment of the internal combustion engine 1 is provided that the fuel is directly into the combustion chamber 3 is injected. In particular, when the internal combustion engine 1 However, this is preferably operated as a mixture-compressing engine. In this case, fuel is in the charging path 11 introduced, preferably upstream of the compression 13 so that a combustion air-fuel gas mixture through the compressor 13 compacted and over the loading path 11 the combustion chamber 3 is supplied. Alternatively, however, is also a single-point injection or a multi-point injection of fuel - in particular cylinder-individual in a combustion chamber 3 individually assigned suction pipe section - possible.

Insbesondere eine als stationärer Gasmotor ausgebildete Brennkraftmaschine 1 wird vorzugsweise in einem stationären Leistungspunkt mit höchstem Wirkungsgrad betrieben. Dies bedingt einen Betrieb nahe an einer Klopfgrenze für die Brennkraftmaschine 1. Durch die Nutzturbine 21 entsteht ein Abgasgegendruck in dem Abgasstrang 17 stromaufwärts der Nutzturbine 21, der zu einem erhöhten Restgasanteil in dem Brennraum 3 führt, wodurch die Klopfgrenze abgesenkt wird. Es kann daher im Nennleistungspunkt zu einem Motorklopfen kommen, sodass die Leistung der Brennkraftmaschine 1 abgesenkt werden muss. Dies wird auch als Derating bezeichnet. Außerdem wird durch den stromaufwärts der Nutzturbine 21 erhöhten Abgasgegendruck eine Leistung des Abgasturboladers 15 verringert, sodass ein verminderter Ladedruck in dem Ladepfad 11 zur Verfügung steht. Dies kann alternativ oder zusätzlich eine Absenkung des Nennleistungspunkts erforderlich machen. In particular, designed as a stationary gas engine internal combustion engine 1 is preferably operated in a stationary power point with the highest efficiency. This requires an operation close to a knock limit for the internal combustion engine 1 , Through the power turbine 21 creates an exhaust back pressure in the exhaust system 17 upstream of the power turbine 21 which leads to an increased residual gas content in the combustion chamber 3 leads, whereby the knock limit is lowered. It can therefore come in the rated power point to a motor knock, so that the performance of the internal combustion engine 1 must be lowered. This is also called derating. In addition, by the upstream of the power turbine 21 increased exhaust back pressure a performance of the exhaust gas turbocharger 15 decreases, so that a reduced charge pressure in the charging path 11 is available. This may alternatively or additionally necessitate a lowering of the nominal power point.

Diese Probleme werden in vorteilhafter Weise dadurch behoben, dass das variabel einstellbare Einlassventil 7 insbesondere mit dem vollvariablen Ventiltrieb 9 vorgesehen wird. Dieses kann parameterabhängig angesteuert werden, um insbesondere die Klopfgrenze der Brennkraftmaschine 1 wieder zu erhöhen und so den Klopfabstand der Brennkraftmaschine 1 im Nennleistungspunkt zu der Klopfgrenze zu vergrößern. Dies geschieht besonders bevorzugt dadurch, dass ein Einlassschluss des Einlassventils 7 parameterabhängig verstellt wird, nämlich nach früh. Es wird somit quasi ein verstärkter Miller-Kreisprozess durchgeführt, wobei eine besonders effiziente Ladungskühlung in der Expansionsphase erreicht wird, was zu einer Erhöhung des Klopfabstands der Brennkraftmaschine führt. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, fülligere Ventilhubkurven mit dem variablen Ventiltrieb 9 zu erreichen, sodass trotz der reduzierten Leistung des Abgasturboladers 15 eine hinreichende Brennraumfüllung zur Verfügung gestellt werden kann. Dadurch ist es letztlich möglich, die Brennkraftmaschine 1 bei unverändertem Nennleistungspunkt – ohne Derating – zu betreiben, und zugleich die Nutzturbine 21 zu verwenden, um den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen. These problems are advantageously remedied by the variably adjustable intake valve 7 especially with the fully variable valve train 9 is provided. This can be controlled parameter-dependent, in particular the knock limit of the internal combustion engine 1 again increase and so the knocking distance of the internal combustion engine 1 to increase in the rated power point to the knock limit. This happens particularly preferably in that an inlet closing of the inlet valve 7 parameter-dependent is adjusted, namely early. Thus, an increased Miller cycle process is virtually carried out, with particularly efficient charge cooling being achieved in the expansion phase, which leads to an increase in the knocking distance of the internal combustion engine. Additionally or alternatively, it is possible, fuller Ventilhubkurven with the variable valve train 9 so that despite the reduced performance of the exhaust gas turbocharger 15 a sufficient combustion chamber filling can be provided. This ultimately makes it possible for the internal combustion engine 1 operate at unchanged rated power point - without derating - and at the same time the power turbine 21 to use to increase the overall efficiency.

Das Einlassventil 7 wird vorzugsweise angesteuert in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter, der ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Restgasanteil in dem Brennraum 3, einem Abgasdruck stromaufwärts der Nutzturbine 21, und dem Signal eines in 1 nur schematisch angedeuteten Klopfsensors 29, wobei auch ein aus dem Signal des Klopfsensors 29 abgeleiteter Klopfwert zur Ansteuerung des Einlassventils 7 verwendet werden kann. The inlet valve 7 is preferably controlled in dependence on at least one parameter which is selected from a group consisting of a residual gas content in the combustion chamber 3 , an exhaust pressure upstream of the power turbine 21 , and the signal of an in 1 only schematically indicated knock sensor 29 , where also one from the signal of the knock sensor 29 derived knock value for controlling the intake valve 7 can be used.

Wie bereits angedeutet, wird die Brennkraftmaschine 1 bevorzugt mit einem Miller-Kreisprozess betrieben, wobei der Einlassschluss des Einlassventils 7 vorzugweise parameterabhängig variiert und insbesondere nach früh verstellt werden kann. As already indicated, the internal combustion engine 1 preferably operated with a Miller cycle, wherein the inlet closing of the inlet valve 7 preferably varies depending on parameters and in particular can be adjusted to early.

Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 mehr als ein Einlassventil 7 pro Brennraum 3 aufweist, insbesondere ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 3 zwei Einlassventile 7, insbesondere zwei variabel einstellbare Einlassventile 7 pro Brennraum 3 aufweist. Ebenso ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 mehr als ein Auslassventil 19 pro Brennraum 3 aufweist. Insbesondere ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 zwei Auslassventile 19 pro Brennraum 3 aufweist. It is possible that the internal combustion engine 1 more than one inlet valve 7 per combustion chamber 3 In particular, it is possible that the internal combustion engine 3 two inlet valves 7 , in particular two variably adjustable inlet valves 7 per combustion chamber 3 having. It is also possible that the internal combustion engine 1 more than one exhaust valve 19 per combustion chamber 3 having. In particular, it is possible that the internal combustion engine 1 two exhaust valves 19 per combustion chamber 3 having.

2 zeigt eine schematische, diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit einer Nennleistung P der Brennkraftmaschine 1 von einem Restgasanteil R in dem Brennraum 3. Dabei ist mit einer durchgezogenen, ersten Kurve K1 die entsprechende Abhängigkeit für eine konventionelle Brennkraftmaschine 1 ohne Nutzturbine 21 dargestellt. Diese ist bis zu einem ersten maximalen Restgasanteil R_max,1 in einem Nennleistungspunkt P_N betreibbar. Oberhalb des maximalen Restgasanteils R_max,1 muss der Nennleistungspunkt abhängig von dem Restgasanteil reduziert werden, um eine Beschädigung der Brennkraftmaschine 1 durch Klopfen zu vermeiden. 2 shows a schematic, diagrammatic representation of the dependence of a rated power P of the internal combustion engine 1 from a residual gas content R in the combustion chamber 3 , In this case, with a continuous, first curve K1 the corresponding dependency for a conventional internal combustion engine 1 without utility turbine 21 shown. This can be operated up to a first maximum residual gas fraction R _{max, 1} in a rated power point P _N. Above the maximum residual gas content R _{max, 1} , the rated power point must be reduced depending on the residual gas content to damage the internal combustion engine 1 to avoid by knocking.

Wird bei einer solchen Brennkraftmaschine 1 eine Nutzturbine 21 vorgesehen, erhöht sich aufgrund des größeren Abgasgegendrucks stromaufwärts der Nutzturbine 21 der Restgasanteil in dem Brennraum 3 beispielsweise auf einen Restgasanteil R_TC oberhalb des ersten maximalen Restgasanteils R_max,1. Ohne zusätzliche Maßnahmen müsste die Brennkraftmaschine 1 bei einem reduzierten Nennleistungspunkt P1 betrieben werden, wenn die Gefahr einer dauerhaften Beschädigung durch Klopfen vermieden werden soll. Is in such an internal combustion engine 1 a power turbine 21 provided increases due to the larger exhaust back pressure upstream of the power turbine 21 the residual gas content in the combustion chamber 3 for example, to a residual gas content R _TC above the first maximum residual gas content R _{max, 1} . Without additional measures would have the internal combustion engine 1 be operated at a reduced rated power point P1, if the risk of permanent damage by knocking is to be avoided.

Diese Reduzierung der Leistung kann vermieden werden, indem dem Brennraum 3 ein variabel einstellbares Einlassventil 7 zugeordnet wird. Hierdurch verlagert sich der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 auf eine strichpunktiert dargestellte zweite Kurve K2, wenn das variabel einstellbare Einlassventil 7 in geeigneter Weise angesteuert und insbesondere ein geeigneter, bevorzugt früherer Einlassschluss für das Einlassventil 7 gewählt wird. Es ist dann möglich, die Brennkraftmaschine 1 bis zu einem zweiten, maximalen Restgasanteil R_max,2, der größer ist als der erste maximale Restgasanteil R_max,1, bei dem ursprünglichen Nennleistungspunkt P_N zu betreiben, wobei eine Absenkung der Nennleistung erst oberhalb des zweiten maximalen Restgasanteils R_max,2 erforderlich ist. Dabei liegt der zweite maximale Restgasanteil R_max,2 insbesondere höher als der aufgrund der Nutzturbine 21 erhöhte Restgasanteil R_TC. Somit ist es möglich, die Brennkraftmaschine 1 trotz der Nutzturbine 21 bei dem ursprünglichen Nennleistungspunkt P_N zu betreiben, ohne dass das Risiko einer Beschädigung durch Klopfen besteht. Zugleich wird der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 durch die Nutzturbine 21 erhöht. This reduction in power can be avoided by the combustion chamber 3 a variably adjustable inlet valve 7 is assigned. As a result, the operation of the internal combustion engine shifts 1 to a dash-dotted line second curve K2, when the variably adjustable inlet valve 7 controlled in a suitable manner and in particular a suitable, preferably earlier inlet closure for the inlet valve 7 is selected. It is then possible to use the internal combustion engine 1 up to a second, maximum residual gas content R _{max, 2} , which is greater than the first maximum residual gas content R _{max, 1} , operate at the original rated power point P _N , with a reduction of the rated power only above the second maximum residual gas content R _{max, 2} required is. In this case, the second maximum residual gas content R _{max, 2 is} in particular higher than that due to the power turbine 21 increased residual gas content R _TC . Thus, it is possible to use the internal combustion engine 1 despite the power turbine 21 operate at the original rated power point P _N without the risk of damage by knocking. At the same time, the overall efficiency of the internal combustion engine 1 through the power turbine 21 elevated.

3 zeigt eine schematische, diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit eines Wirkungsgrads η der Brennkraftmaschine 1 von dem Restgasanteil R. Dabei beschreibt eine durchgezogen dargestellte, dritte Kurve K3 den Zusammenhang zwischen dem Wirkungsgrad η und dem Restgasanteil R für eine konventionelle Brennkraftmaschine 1 ohne Nutzturbine 21. Dabei zeigt sich, dass die Brennkraftmaschine 1 bis zu einem maximalen Restgasanteil R_max,η bei einem im Wesentlichen konstanten Wirkungsgrad betrieben werden kann. Steigt der Restgasanteil über den maximalen Restgasanteil R_max,η, sinkt der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1. Es ist möglich, dass der maximale Restgasanteil für den Wirkungsgrad R_max,η identisch ist zu dem ersten maximalen Restgasanteil R_max,1. Allerdings ist es auch möglich, dass diese Restgasanteile voneinander verschieden sind. 3 shows a schematic, diagrammatic representation of the dependence of an efficiency η of the internal combustion engine 1 of the residual gas content R. In this case, a third curve K3 shown in solid lines describes the relationship between the efficiency η and the residual gas fraction R for a conventional internal combustion engine 1 without utility turbine 21 , It turns out that the internal combustion engine 1 up to a maximum residual gas content R _{max, η} can be operated at a substantially constant efficiency. If the residual gas content exceeds the maximum residual gas fraction R _{max, η} , the efficiency of the internal combustion engine decreases 1 , It is possible that the maximum residual gas fraction for the efficiency R _{max, η is} identical to the first maximum residual gas fraction R _{max, 1} . However, it is also possible that these residual gas components are different from each other.

Wird eine Nutzturbine 21 eingesetzt, steigt der Restgasanteil in dem Brennraum 3 insbesondere auf einen Wert R_TC oberhalb des maximalen Restgasanteils R_max,η für den Wirkungsgrad. Gleichwohl erhöht sich durch den Einsatz der Nutzturbine 21 der Wirkungsgrad η der Brennkraftmaschine 1, wobei er nun auf einer hier strichpunktiert dargestellten, vierten Kurve K4 verläuft. Dabei ist der Wirkungsgrad η der Brennkraftmaschine 1 mit der Nutzturbine 21 zwar höher als bei der konventionellen Brennkraftmaschine 1 ohne Nutzturbine 21, allerdings muss zugleich – wie zuvor erläutert – der Nennleistungspunkt abgesenkt werden, sodass die Brennkraftmaschine zwar bei höherem Wirkungsgrad, aber mit kleinerer Leistung betrieben wird. Dies kann – wie ebenfalls bereits ausgeführt – dadurch vermieden werden, dass das variabel einstellbare Einlassventil 7 verwendet und in geeigneter Weise angesteuert wird. Will a utility turbine 21 used, the residual gas content increases in the combustion chamber 3 in particular to a value R _TC above the maximum residual gas fraction R _{max, η} for the efficiency. Nevertheless, the use of the utility turbine increases 21 the efficiency η of the internal combustion engine 1 , where he now runs on a fourth dashed line K4 here shown in phantom. In this case, the efficiency η of the internal combustion engine 1 with the power turbine 21 although higher than in the conventional internal combustion engine 1 without utility turbine 21 However, at the same time - as explained above - the rated power point must be lowered, so that the internal combustion engine is operated at a higher efficiency, but with lower power. This can - as also already stated - be avoided by the variably adjustable inlet valve 7 used and controlled in a suitable manner.

Durch den Einsatz des variabel einstellbaren Einlassventils 7 verläuft nun der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von dem Restgasanteil R entlang einer hier punktiert dargestellten Kurve K5, die den Wirkungsgrad η für das Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 1 gemäß 1 mit Nutzturbine 21 und variabel einstellbarem Einlassventil 7 beschreibt. Dabei erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine 1 nochmals, und dessen Abfall mit steigendem Restgasanteil R verläuft flacher. Außerdem kann – wie zuvor bereits erläutert – die Brennkraftmaschine 1 bei dem ursprünglichen Nennleistungspunkt P_N betrieben werden, sodass der gesteigerte Gesamtwirkungsgrad η mit der ursprünglichen Nennleistung P_N verwirklicht wird. By using the variably adjustable inlet valve 7 Now runs the efficiency of the internal combustion engine 1 as a function of the residual gas content R along a curve K5 shown here in dotted lines, which determines the efficiency η for the exemplary embodiment of the internal combustion engine 1 according to 1 with utility turbine 21 and variably adjustable inlet valve 7 describes. This increases the overall efficiency of the internal combustion engine 1 again, and its waste with increasing residual gas content R is flatter. In addition, as already explained above, the internal combustion engine 1 are operated at the original rated power point P _N , so that the increased overall efficiency η is realized with the original rated power P _N.

Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Verfahrens und der Brennkraftmaschine 1 eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrads η bei gleichzeitiger Beibehaltung des Nennleistungspunkts P_N erreichbar ist. Overall, it turns out that by using the method and the internal combustion engine 1 An increase in the overall efficiency η while maintaining the rated power point P _{N is} achievable.

Claims

Method for operating an internal combustion engine ( 1 ), in particular a stationary gas engine, with - at least one combustion chamber ( 3 ), the - at least one variably adjustable inlet valve ( 7 ), and with - a power turbine ( 21 ) located in an exhaust line ( 17 ) of the internal combustion engine ( 1 ), wherein - the at least one inlet valve ( 7 ) is parameter-dependent controlled.

A method according to claim 1, characterized in that an inlet closing of the inlet valve ( 7 ) is adjusted parameter-dependent.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one parameter, depending on which the inlet valve ( 7 ) is selected, is selected from a group consisting of a residual gas content in the combustion chamber ( 3 ), an exhaust pressure upstream of the power turbine ( 21 ), and a signal of a knock sensor ( 29 ) or one from the signal of the knock sensor ( 29 ) derived knock value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) is operated with a Miller cycle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet valve ( 7 ) is opened over a crank angle range of at least 40 ° CA to at most 100 ° CA, preferably from at least 50 ° CA to at most 90 ° CA, preferably from at least 60 ° CA to at most 80 ° CA, more preferably 70 ° CA.

Internal combustion engine ( 1 ), with - at least one combustion chamber ( 3 ), the - at least one variably adjustable inlet valve ( 7 ), wherein - the internal combustion engine ( 1 ) in an exhaust gas line ( 17 ) a power turbine ( 21 ) having.

Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) is set up to control the adjustment valve ( 7 ) in dependence on at least one parameter, wherein the internal combustion engine ( 1 ) prefers is set up for carrying out a method according to one of claims 1 to 5.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 6 and 7, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) as a stationary internal combustion engine ( 1 ) is trained.

Internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) is designed as a gas engine.