DE102016000434A1

DE102016000434A1 - Vielstoffmotor und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102016000434A1
Application number: DE102016000434.7A
Authority: DE
Inventors: Arvind Sivasubramanian; Vijay Turlapati; Christopher Gallmeyer; Jason Rasmussen
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2016-07-21
Also published as: US20160208749A1; CN106194451A

Abstract

Ein Verfahren (200) zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr in einem Vielstoffmotor (12) ist offenbart. Das Verfahren weist das Bestimmen eines geschätzten unteren Heizwertes (LHV) eines Gaskraftstoffs zumindest durch Vergleichen eines zugeordneten Volumenstromwertes mit einem Eingangsvolumenstromwert, wobei der Eingangsvolumenstromwert auf der Eingangsleistung basiert, auf. Das Verfahren (200) weist ferner das Bestimmen einer Gaskraftstoffströmungsmenge für den Gaskraftstoff, wobei die Gaskraftstoffströmungsmenge zumindest auf einem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis des Gaskraftstoffs und eines Sekundärkraftstoffs und dem geschätzten unteren Heizwert (LHV) der Gaskraftstoffquelle basiert, auf.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Verbrennungsmotoren und betrifft insbesondere Vielstoffmotoren, die in der Lage sind, mit verschiedenen Kraftstofftypen betrieben zu werden.
Hintergrund
Im Allgemein sind Vielstoffmotoren jeglicher Typ von Motor bzw. Kraftmaschine, Kessel, Heizer oder eine andere kraftstoffverbrennende Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, mehrere Kraftstofftypen im Betrieb zu verbrennen. Solche Vielstoffmotoren können in verschiedenen anwendbaren Gebieten zum Erfüllen bestimmter, einer Betriebsumgebung zugeordneter Betriebsbedürfnisse verwendet werden. Zum Beispiel können Vielstoffmotoren in Militärfahrzeugen verwendet werden, sodass Fahrzeuge in verschiedenen Stationierungsorten eine große Bandbreite alternativer Kraftstoffe, wie beispielsweise Benzin, Diesel oder Flugzeugkraftstoff, verwenden können. Vielstoffmotoren sind insbesondere wünschenswert, wo preiswertere Kraftstoffquellen, wie beispielsweise Erdgas, verfügbar sind, aber ein Alternativ- oder Sekundärkraftstoff, wie beispielsweise Dieselkraftstoff, aus Leistungsgründen benötigt wird (zum Beispiel schnellere Reaktion auf kurzfristige Lastanforderungen), als eine Absicherung in dem Fall einer Unterbrechung in der Zufuhr der Primärkraftstoffquelle oder für andere Betriebs- oder Motorleistungsbedingungen.
Typischerweise können Vielstoffmotoren mit einem vorgegebenen Gemisch der verfügbaren Kraftstoffe betrieben werden. Wenn ein Nur-Flüssigkeit-Kraftstoffgemisch vorgegeben ist, wird ein Flüssigkraftstoff (zum Beispiel Dieselkraftstoff, Benzin oder jeglicher anderer Flüssigkohlenwasserstoffkraftstoff) direkt in einen Motorzylinder oder eine Vorverbrennungskammer (Vorkammer) als die einzige Energiequelle während der Verbrennung eingespritzt. Wenn ein Flüssig- und Gaskraftstoffgemisch vorgegeben ist, kann ein Gaskraftstoff (zum Beispiel Erdgas, Methan, Hexan, Pentan oder jeglicher anderer geeigneter Gaskohlenwasserstoffkraftstoff) mit Luft in einem Einlasskanal eines Zylinders gemischt werden und eine kleine Menge oder „Pilotmenge” Flüssigkraftstoff wird in den Zylinder oder die Vorkammer mit einer Menge gemäß einem vorgegebenen Substitutionsverhältnis zum Zünden des Gemischs von Luft und Gaskraftstoff eingespritzt.
Einige Vielstoffmotoren wurden dazu ausgestaltet, eine Motordrehzahlsteuerung aufzuweisen, die auf Drehzahlfehler reagiert und eine Kraftstoffmenge bzw. -rate einstellt. Für Motoren, die mit mehreren Kraftstoffen laufen können, werden mehrere Kraftstoffmengen bzw. -raten basierend auf dem Kraftstoffanteil oder gewünschtem Verhältnis von Kraftstoffen eingestellt. Allerdings können frühere typische Drehzahlsteuerungen (zum Beispiel eine Proportional-Integral-(PI)-Steuerung) nur eine Kraftstoffmenge für einen einzelnen Kraftstoff einstellen. In solchen Szenarien würde jede PI-Steuerung für jeden Kraftstoff eine individuelle Kraftstoffmenge für den entsprechenden Kraftstoff einstellen, während ignoriert werden würde, dass andere Kraftstoffe vorliegen, die Energie zu dem Motor zuführen, als wenn die anderen Kraftstoffe nicht existierten. Diese Motordrehzahlsteuerungen erforderten eine erhebliche Konstruktionszeit und -aufwand, der für mehrere PI-Steuerungen benötigt wurde, und umfasste auch komplexe Schaltstrategien zum Gewährleisten einer robusten Gesamtkonstruktion bzw. eines robusten Gesamtdesigns.
Daher wurden Vielstoffmotorsteuerungsstrategien zum Vereinfachen des Verfahrens zum Bestimmen der Kraftstoffströmungsmengen für verschiedene dem Motor zur Verfügung stehende Kraftstoffe entwickelt. Solche Steuerungsstrategien sind beispielsweise in der US-Patentanmeldung mit der Nr. 13/919,166 offenbart (engl. Titel „Fuel Apportionment for Multi-fuel Engine System”, dt. „Kraftstoffaufteilung für Vielstoffmotorsystem”). In der vorgenannten Offenbarung sind Vielstoffmotorsteuerungsstrategien offenbart, die eine Eingangsleistung zum Betreiben des Motors unter Verwendung einer PI-Steuerung bestimmen und eine Kraftstoffströmungsmenge für jeden Kraftstoff wird unter Verwendung eines Kraftstoffaufteilungsmoduls bestimmt. Solche Kraftstoffaufteilungsmodule können die Aufteilung bzw. Zuteilung auf einem vorgegebenen Kraftstoffverhältnis und einer benötigten Eingangsleistung basieren. Das Steuerungssystem kann eine Aufteilung für mehrere Kraftstoffe durchführen, während nicht mehrere PI-Steuerungen benötigt werden.
Wenn allerdings Gaskraftstoffe als eine oder mehrere Kraftstoffquellen in einem Vielstoffmotor verwendet werden, beeinflusst die in dem gegebenen Kraftstoff oder Kraftstoffen enthaltene relative Energie zwangsläufig die Motorleistung. Daher besteht ein Bedarf, solche sich verändernden Kraftstoffenergielevel bzw. -niveaus in einem Vielstoffmotor zu berücksichtigen.
Zusammenfassung der Offenbarung
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr in einem Vielstoffmotor offenbart. Der Vielstoffmotor wird zumindest durch eine Gaskraftstoffquelle und eine Sekundärkraftstoffquelle angetrieben. Das Verfahren kann das Bestimmen einer Eingangsleistung zum Betreiben des Vielstoffmotors mit einer gewünschten Motordrehzahl aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen einer Sekundärkraftstoffströmungsmenge für die Sekundärkraftstoffquelle basierend zumindest auf der Eingangsleistung und einem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis zum Aufteilen der Sekundärkraftstoffquelle und der Gaskraftstoffquelle aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen eines geschätzten unteren Heizwertes (LHV) des Gaskraftstoffs zumindest durch Vergleichen eines zugeordneten Volumenstromwertes mit einem Eingangsvolumenstromwert, wobei der Eingangsvolumenstromwert auf der Eingangsleistung basiert, aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen einer Gaskraftstoffströmungsmenge für den Gaskraftstoff aufweisen, wobei die Gaskraftstoffströmungsmenge zumindest auf dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis und dem geschätzten unteren Heizwert der Gaskraftstoffquelle basiert.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung ist ein Vielstoffmotor offenbart. Der Vielstoffmotor kann zumindest durch eine Gaskraftstoffquelle und eine Sekundärkraftstoffquelle angetrieben werden. Der Vielstoffmotor kann zumindest einen Zylinder, einen Kraftstoffinjektor, der in Betriebsverbindung mit dem zumindest einen Zylinder ist, und ein Kraftstoffsteuerungsventil, das in Betriebsverbindung mit dem zumindest einen Zylinder ist, aufweisen. Der Vielstoffmotor kann eine Motordrehzahlsteuerung, die zum Ausgeben eines Motordrehzahlsteuersignals, das eine gewünschte Motordrehzahl angibt, ausgebildet ist, eine Drehzahlsteuerung zum Bestimmen einer Eingangsleistung basierend zumindest auf der gewünschten Motordrehzahl und eine Kraftstoffmischungseingangsteuerung zum Bereitstellen eines vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnisses für die Gaskraftstoffquelle und die Sekundärkraftstoffquelle aufweisen. Der Vielstoffmotor kann ferner einen unterer Heizwert-Schätzer zum Bestimmen eines geschätzten unteren Heizwertes des Gaskraftstoffs zumindest durch Vergleichen eines zugeordneten Volumenstromwertes mit einem Eingangsvolumenstromwert, wobei der Eingangsvolumenstromwert auf der Eingangsleistung basiert, aufweisen. Der Vielstoffmotor kann ferner ein Kraftstoffaufteilungsmodul zum Bestimmen einer Sekundärkraftstoffströmungsmenge für die Sekundärkraftstoffquelle basierend zumindest auf der Eingangsleistung und dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis und zum Bestimmen einer Gaskraftstoffströmungsmenge für den Gaskraftstoff, wobei die Gaskraftstoffströmungsmenge zumindest auf dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis und dem geschätzten unteren Heizwert der Gaskraftstoffquelle basiert, aufweisen. Der Vielstoffmotor kann ferner einen ersten Aktor zum Steuern des Kraftstoffsteuerungsventils zum Ausgeben des Gaskraftstoffs zu dem Vielstoffmotor mit der Gaskraftstoffströmungsmenge und einen zweiten Aktor zum Steuern des Kraftstoffinjektors zum Ausgeben des Sekundärkraftstoffs zu dem Vielstoffmotor mit der Sekundärkraftstoffströmungsmenge aufweisen.
Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum dynamischen Bestimmen des unteren Heizwertes (LHV) eines Gaskraftstoffs in einem Vielstoffmotor offenbart. Der Vielstoffmotor kann zumindest mit dem Gaskraftstoff und einem Sekundärkraftstoff betankt bzw. befeuert werden. Das Verfahren kann das Empfangen eines berechneten Volumenstromwertes für den Vielstoffmotor von einer Steuerung, die dem Vielstoffmotor zugeordnet ist, und das Empfangen einer gemessenen Motordrehzahl von einem Motordrehzahlsensor, der dem Vielstoffmotor zugeordnet ist, aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen eines gemessenen indizierten Mitteldrucks (IMEP) des Vielstoffmotors basierend auf einer Eingabe von einem Sensor und das Bestimmen eines zugeordneten Volumenstromwertes basierend auf der gemessenen Motordrehzahl und dem indizierten Mitteldruck aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Vergleichen des zugeordneten Volumenstromwertes mit dem berechneten Volumenstromwert zum Bestimmen eines Volumenstromfehlers und das Bestimmen des unteren Heizwertes des Gaskraftstoffs basierend zumindest auf dem Volumenstromfehler aufweisen.
Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den anhängigen Zeichnungen gelesen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Vielstoffmotorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften elektronischen Steuerungseinheit und Steuerungskomponenten, die in Verbindung mit dem Vielstoffmotorsystem von 1 eingesetzt werden können.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Kraftstoffaufteilungssystems gemäß der elektronischen Steuerungseinheit von 2 und dem Vielstoffmotorsystem von 1.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Kraftstoffaufteilungsmoduls in Verbindung mit dem Kraftstoffaufteilungssystem von 3.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften dynamischen, indizierter Mittdruck-(IMEP, engl. „indicated mean effective Pressure”)-basierten, unterer Heizwert-(LHV, engl. „lower heating value”)-Schätzers bzw. -Kalkulators in Verbindung mit dem Kraftstoffaufteilungssystem von 3.
6 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern der Kraftzufuhr in einem Vielstoffmotor, wobei der Vielstoffmotor mit Energie von zumindest einer Gaskraftstoffquelle und einer Sekundärkraftstoffquelle gemäß der vorliegenden Offenbarung versorgt wird.
7 ist ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum dynamischen Bestimmen des LHV eines Gaskraftstoffs in einem Vielstoffmotor, wobei der Vielstoffmotor mit zumindest einem von dem Gaskraftstoff und einem Sekundärkraftstoff befeuert wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Während die nachfolgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf bestimmte anschauliche Ausführungsformen gegeben ist, sollte verstanden werden, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und die offenbarten Ausführungsformen manchmal schematisch und in Teilansichten dargestellt sind. Zusätzlich können in bestimmten Beispielen Details, die für ein Verstehen des offenbarten Gegenstands nicht notwendig sind oder die andere Details zu schwierig wahrnehmbar machen, weggelassen sein. Es sollte daher verstanden werden, dass diese Offenbarung nicht auf die bestimmten hier offenbarten und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, und stattdessen auf ein angemessenes Verständnis der Gesamtoffenbarung und Ansprüche sowie jeglichen Äquivalenten davon.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung sieht Systeme und Verfahren zum Steuern und Anpassen einer Aufteilung bzw. Portionierung von mehreren Kraftstoffen zu einem Vielstoffmotor basierend auf einem unteren Heizwert (LHV) eines Gaskraftstoffs bzw. gasförmigen Kraftstoffs vor. Solche Systeme und Verfahren können sich automatisch einem sich verändernden LHV eines Gaskraftstoffs basierend auf einem indizierten (effektiven) Mitteldruck (IMEP) des Gaskraftstoffs anpassen. Ein Mitteldruck ist allgemein eine Größe, die sich auf den Betrieb eines Motors bezieht, und kann nützlich beim Messen eines Motorvermögens zum Ausführen von Arbeit unabhängig von einem Hubraum sein. Insbesondere kann ein indizierter Mitteldruck (IMEP) ein Mitteldruck sein, der aus einem Zylinderinnendruck über den Motorzyklus berechnet wird. In Vielstoffmotoren kann der IMEP basierend auf gemessenen Drücken in Bereichen des Motors, wie beispielsweise einer Messung des Drucks an einem Zylinder des Motors, berechnet werden.
Kraftstoffverhältnisse in einem Vielstoffmotor können durch den unteren Heizwert (LHV) der Kraftstoffe (des Kraftstoffs) beeinflusst werden. Der LHV kann als die Enthalpie aller Verbrennungsprodukte, minus die Enthalpie des Kraftstoffs bei der Referenztemperatur, minus die Enthalpie des stöchiometrischen Sauerstoffs bei der Referenztemperatur, minus die Verdampfungswärme des Dampfgehalts der Verbrennungsprodukte verstanden werden. Der LHV ist dafür bekannt, eine ungefähre Angabe der in einem gegebenen Kraftstoff enthaltenen Energie anzugeben.
Der LHV für Flüssigkraftstoffe (wie beispielsweise einen Dieselkraftstoff) ist häufig konstant und daher wird eine Abweichung bzw. Varianz eines Flüssigkeit-LHV allgemein nicht in der Berechnung von Kraftstoffverhältnissen berücksichtigt. Allerdings kann sich der LHV von Gaskraftstoffen verändern. Wenn die Veränderung im LHV des Gaskraftstoffs nicht berücksichtigt wird, kann der Motor bei falschen Verhältnissen von Flüssigzu Gaskraftstoffen laufen und/oder die Veränderung im LHV kann die Motorleistung und -emissionen beeinflussen. In einigen Beispielen können Veränderungen im LHV den Motor beschädigen.
Nachfolgend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen und unter spezifischer Bezugnahme auf 1 ist ein Vielstoffmotorsystem 10 gezeigt. Das Motorsystem 10 kann jeglicher Typ eines Verbrennungsmotors sein, umfassend, aber nicht nur, Ottozyklus- und Dieselzyklusmotoren. Das Vielstoffmotorsystem 10 weist einen Vielstoffmotor (Mehrstoffmotor bzw. Mehrfachkraftstoffkraftmaschine) 12 mit einem stellvertretenden Zylinder 14 von mehreren in dem Motor 12 eingesetzten Zylindern 14 auf. Obwohl nur ein Zylinder 14 gezeigt ist, wird erkannt werden, dass die tatsächliche Anzahl an Zylindern 14 des Motors 12 variieren könnte und dass der Motor 12 ein Reihentyp-, V-Typ oder sogar einem Drehtypmotor sein könnte. Ein Kolben 16 ist für eine Verschiebung bzw. Verdrängung im Inneren des Zylinders 14 positioniert und der Zylinder 14 weist einen Einlasskanal 18 und einen Auslasskanal 20 auf. Der Zylinder kann ferner ein Einlassventil 22 zum Regeln der Fluidverbindung zwischen dem Zylinder 14 und dem Einlasskanal 18 und ein Abgasventil 24 zum Regeln der Fluidverbindung zwischen dem Zylinder 14 und dem Abgaskanal 20 aufweisen. Der Einlasskanal 18 nimmt Luft von einer Lufteinlasssammelleitung 26 auf, zu der sich die Einlassluft bewegt, nachdem sie durch beispielsweise einen Luftfilter (nicht gezeigt) und einen Turbolader (nicht gezeigt) geströmt ist.
Ein Gaskraftstoffzufuhrventil bzw. Gaskraftstoffeinlassventil 28 von einem im Stand der Technik bekannten Typ ist zwischen einer Gaskraftstoffsammelleitung 30 an einer stromaufwärts vorgesehenen Seite und dem Einlasskanal 18 an einer stromabwärts vorgesehenen Seite positioniert. Ein Düsenbereich des Ventils 28 kann sich in den Einlasskanal 18 zum Fördern bzw. Abgeben von Gaskraftstoff in diesen und Mischen mit der Luft von der Lufteinlasssammelleitung 26 erstrecken. Die Gaskraftstoffsammelleitung 30 ist mit einer Gaskraftstoffquelle 32 über einen Kraftstoffpfad 34 verbunden und ein Solenoid betätigtes bzw. Elektromagnet betätigtes Gaskraftstoffabsperrventil 36 kann entlang des Kraftstoffpfads 34 positioniert sein. Die Gaskraftstoffquelle 32 kann jeglichen geeigneten Gaskraftstoff, der in dem Vielstoffmotor 12 verwendet werden kann, bereitstellen, wie beispielsweise Erdgas, Methan, Hexan, Pentan oder jeglicher andere Gaskohlenwasserstoffkraftstoff. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, wird erkannt werden, dass solch ein System typischerweise einen Gleichgewichts- bzw. Ausgleichsregler aufweist, der zwischen der Gaskraftstoffquelle 32 und der Gaskraftstoffsammelleitung 30 zum Regeln des Gaskraftstoffdrucks an der stromaufwärts vorgesehenen Seite des Gaskraftstoffzufuhrventils 28 positioniert ist.
Der Motor 12 kann ferner einen Flüssigkraftstoffinjektor 38, wie beispielsweise eine elektronische Injektoreinheit, zum Einspritzen von Flüssigkraftstoff, wie beispielsweise Dieselkraftstoff, in den Zylinder 14 aufweisen. Der Flüssigkraftstoff kann zu dem Kraftstoffinjektor 38 über ein Common-Rail 40 zugeführt werden, das jeden der Zylinder 14 des Motors 12 mit unter Druck stehenden Flüssigkraftstoff versorgt, der zu dem Common-Rail 40 von einer Druckflüssigkeitskraftstoffquelle 42 über einen Flüssigkeitskraftstoffpfad 44 übertragen wird. Ein Solenoid betätigtes bzw. Elektromagnet betätigtes Flüssigkraftstoffabsperrventil 46 kann entlang des Flüssigkraftstoffpfads 44 zum Abstellen des Flüssigkraftstoffstroms, wenn nötig, positioniert sein. Der Abgaskanal 20 stellt eine Fluidverbindung von dem Zylinder 14 zu einem Abgabebereich (nicht gezeigt) des Vielstoffmotorsystems 10 zum Abgeben des Abgases, das durch die Verbrennung der Kraftstoffe von dem Zylinder 14 erzeugt wurde.
Ein elektronisches Steuerungsmodul (ECM) 48 des Vielstoffmotorsystems 10 kann mit einem Gaskraftstoffdrucksensor 50, mit einem Einlassluftdrucksensor 52 und mit einem Flüssigkrafftstoffdrucksensor 54 verbunden sein. Solche Drucksensoren bzw. -messfühler 50, 52, 54 erzeugen Druck angebende Signale und sind im Stand der Technik wohlbekannt, und daher ist eine detaillierte Beschreibung der Sensoren 50, 52, 54 nicht hierin umfasst. Temperatursensoren 56, 58 sind ebenso in der Gaskraftstoffsammelleitung 30 bzw. dem Common-Rail 40 zum Zuführen von Temperatur angegebenen Signalen zu dem ECM 48 vorgesehen. Die Drucksensoren 50, 52, 54 und die Temperatursensoren 56, 58 können mit dem ECM 48 durch jeglichen leitfähigen Pfad, der zum Senden und/oder Empfangen von elektrischen Signalen, die entweder von dem ECM 48 oder den Sensoren 50, 52, 54, 56, 58 erzeugt wurden, verbunden sein.
Ferner ist das ECM 48 in Betriebsverbindung mit dem Gaskraftstoffzufuhrventil 28 zum Steuern der Gaskraftstoffzufuhr. Das ECM 48 ist ferner mit dem Kraftstoffinjektor 38 zum Steuern des Flüssigkraftstoffstroms verbunden. In dieser Hinsicht ist bekannt, Treibschaltungen oder Software im Inneren des ECM 48 zum Übermitteln von Stromsteuersignal zu dem Gaskraftstoffzufuhrventil 28 und dem Kraftstoffinjektor 38 zum Steuern der Strömungsmengen bzw. Strömungsraten der durch diese strömenden entsprechenden Kraftstoffe aufzunehmen. Allerdings wird erkannt werden, dass eine solche Treibschaltung separat von, aber verbunden mit, dem ECM 48 implementiert bzw. eingesetzt sein könnte.
In einigen Beispielen kann das Motorsystem 10 einen indizierter Mitteldruck-(IMEP)-Sensor 59 zum Bestimmen eines IMEP von zumindest einem Zylinder 14 des Motors 12 aufweisen. Der IMEP-Sensor 59 kann den Druck an dem Zylinder 14, neben anderen Messungen, zum Bestimmen des IMEP des Motors 12 verwenden und Signale, die repräsentativ für einen Motor-IMEP sind, zu dem ECM 48 übertragen. Der IMEP-Sensor 59 kann an dem Zylinder 14 bestimmte Druckauslesesignale übertragen, aus denen das ECM 48 einen IMEP-Wert bestimmen kann. Zusätzlich oder alternativ kann der IMEP-Sensor 59 ein bestimmtes IMEP-Signal übertragen. Ferner kann ein Motordrehzahlsensor 60, der einer Nockenwelle oder einer anderen Komponente des Motors 12, von der die Motordrehzahl bestimmt werden kann, zugeordnet ist, auch mit dem ECM 48 zum Übermitteln von Motordrehzahl angegebenen Signalen zu dieser verbunden sein.
Das gezeigte Vielstoffmotorsystem 10 kann in einem Flüssigkraftstoffmodus oder einem Mehrfachkraftstoffmodus bzw. Vielstoffmodus betrieben werden. In dem Flüssigkraftstoffmodus verbleibt das Gaskraftstoffzufuhrventil 28 geschlossen, während unter Druck stehender Flüssigkraftstoff in den Motorzylinder 14 durch den Kraftstoffinjektor 38 als die einzige Kraftstoffenergiequelle während der Verbrennung eingespritzt wird. In dem Mehrfachkraftstoffmodus wird der Gaskraftstoff von der Gaskraftstoffquelle 32 in die Einlassleitung 18 durch das Gaskraftstoffzufuhrventil 28 abgegeben und mit Luft von der Lufteinlasssammelleitung 26 gemischt, und eine kleine Menge oder „Pilot”-Menge des unter Druck stehenden Flüssigkraftstoffs wird in den Zylinder 14 an dem Kraftstoffinjektor 38 zum Zünden des Gemischs von Luft und Gaskraftstoff eingespritzt. Fachleute werden verstehen, dass die Konfiguration des in 1 gezeigten und hierin beschriebenen Vielstoffmotorsystems 10 nur beispielhaft ist und andere Konfigurationen für die Implementierung der Vielstoffmotorsteuerungsstrategie gemäß der vorliegenden Offenbarung in Erwägung gezogen werden. Zum Beispiel kann das Vielstoffmotorsystem 10 dazu ausgebildet sein, durch zusätzliche Typen von Gas- und Flüssigkraftstoffen angetrieben zu werden und die Vielstoffmotorsteuerungsstrategie kann dazu ausgebildet sein, eine Vorgabe von Substitutionsverhältnissen zum Zuteilen bzw. Teilen der von dem Motor 12 benötigten Eingangsleistung zwischen den verfügbaren Kraftstoffen zu ermöglichen.
2 stellt eine beispielhafte Konfiguration des ECM 48 dar, das in dem Vielstoffmotorsystem 10 zum Steuern des Betriebs des Motors 12 und der Aufteilung von Kraftstoffen zum Bereitstellen der benötigten Energie zu dem Motor 12 und, wenn gewünscht, zum Steuern der Betriebe anderer Systeme, die mit dem Vielstoffmotorsystem 10 integriert sind, implementiert sein kann. Das ECM 48 kann einen Prozessor 70 zum Ausführen vorgegebener Programme, die verschiedene, dem System 10 zugeordnete Funktionen steuern und überwachen, aufweisen. Der Prozessor 70 ist einem Speicher 72, wie beispielsweise einem Nurlesespeicher bzw. Festwertspeicher (ROM) 74, zum Speichern eines Programms oder von Programmen, und einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 76, der als ein Arbeitsspeicherbereich zur Verwendung beim Ausführen des Programms (der Programme), die in dem Speicher 72 gespeichert sind, dient, zugeordnet. Während der Prozessor 70 allgemein als ein Prozessor bezeichnet ist, kann er unter Verwendung von einem oder mehreren einer Vielzahl von elektronischen Komponenten, wie beispielsweise Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, ASIC(engl. „application specific integrated circuit”, dt. anwendungsspezifische integrierte Schaltung)-Chips bzw. Schaltkreisen oder jeglichen anderen integrierten Schaltvorrichtungen, implementiert sein.
Das ECM 48 ist mit den Steuerungselementen des Vielstoffmotorsystems 10 sowie mit unterschiedlichen Eingabe- bzw. Eingangsvorrichtungen zum Steuern des Betriebs des Motors 12 und Überwachen von dessen Leistung elektrisch verbunden. Als Folge kann das ECM 48 mit den oben beschriebenen Drucksensoren 50, 52, 54, den Temperatursensoren 56, 58, dem IMEP-Sensor 59 und dem Motordrehzahlsensor 60 zum Empfangen von Signalen, die Parameterwerte angeben, die sich auf die Betriebsbedingungen des Motors 12 beziehen, elektrisch verbunden sein. Das ECM 48 kann auch mit Eingabevorrichtungen, wie beispielsweise einer Motordrehzahlsteuerung 80, einer Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 und einer Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 elektrisch verbunden sein. Ein Bediener des Vielstoffmotorsystems 10 kann die Steuerungen 80, 82, 84 zum Erzeugen und Übertragen von Steuerungssignalen zu dem ECM 48 mit Befehlen bzw. Anweisungen zum gewünschten Betreiben des Motors 12 zum Erzeugen der notwendigen Motordrehzahl mit einer gewünschten Aufteilung der verfügbaren Kraftstoffe bedienen. Die Motordrehzahlsteuerung 80 kann jeglicher Typ von Eingabevorrichtungen sein, die einem Bediener ermöglicht, eine Drehzahl vorzugeben, bei der der Motor 12 zum Vorsehen der Ausgabe, die zum Durchführen einer gewünschten Aufgabe notwendig ist, betrieben werden sollte. Zum Beispiel könnte die Motordrehzahlsteuerung 80 ein Gaspedal eines Fahrzeugs oder einer Baggermaschine, ein Schubhebel eines Flugzeugs oder eine andere geeignete Eingabevorrichtung zum Vorgeben der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit des Motors 12 sein.
Die Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 kann jegliche geeignete Eingabevorrichtung sein, die einem Bediener, Techniker oder anderem Benutzer des Vielstoffmotorsystems 10 ermöglicht, Informationen bezüglich der Eigenschaften der Kraftstoffe, die für die Verwendung durch das System 10 zur Verfügung stehen, einzugeben. Die Kraftstoffeigenschaftsdateneingabe kann jegliche Daten aufweisen, die für das System 10 zum Bestimmen einer Menge von Kraftstoff, die zum Erzeugen einer Leistung in dem Motor 12 zum Erreichen einer Leistungsanforderung, die, wie weiter unten beschrieben ist, bestimmt wird, notwendig ist. Beispiele von Kraftstoffeigenschaftsdaten, die für einen dem Motor 12 zur Verfügung stehenden Kraftstoff vorgebbar sind, umfassen die Dichte oder das spezifische Gewicht des Kraftstoffs, die Verbrennungswärme des Kraftstoffs, ausgedrückt in beispielsweise einem ursprünglichen unteren Heizwert (LHV), der die Energie angibt, die von dem Kraftstoff pro Masseneinheit oder Volumen freigesetzt wird, und dergleichen. Die Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 kann ein Computerterminal oder eine andere ähnliche Eingabevorrichtung, die mit dem ECM 48 verbunden ist und einem Benutzer ermöglicht, die Kraftstoffeigenschaftsdaten einzugeben und die Daten zu dem ECM 48 zu übertragen, sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 eine Remote-Computervorrichtung oder Computersystem sein, das über ein Netzwerk zum Übertragen von Kraftstoffeigenschaftsdaten zu dem Vielstoffmotorsystem 10 von einem entfernten Ort, wie beispielsweise einem Zentralsteuerungszentrum, das den Betrieb des Systems 10 in Verbindung mit dem ECM 48 leitet, verbunden ist.
Als eine weitere Alternative kann die Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 eine externe Speichervorrichtung sein, wie beispielsweise eine magnetische, optische oder Solid-State-Speichervorrichtung bzw. Halbleiterspeichervorrichtung, auf der die Kraftstoffeigenschaftsdaten gespeichert sind und zu dem ECM 48 heruntergeladen werden, wenn die externe Speichervorrichtung mit dem ECM 48 verbunden ist. Weitere alternative Vorrichtungen zum Eingeben von Kraftstoffeigenschaftsdaten und Übertragen der Daten zu dem ECM 48, die eine Direktverbindung oder eine kabellose Verbindung sein kann, werden Fachleute erkennen und sind von den Erfindern als verwendbar in Vielstoffmotorsystemen gemäß der vorliegenden Offenbarung in Erwägung gezogen.
Die Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 kann jegliche geeignete Eingabevorrichtung sein, die einem Bediener, Techniker oder anderem Benutzer des Vielstoffmotorsystems 10 ermöglicht, Informationen bezüglich der (Anteils-)Aufteilung bzw. Portionierung der Kraftstoffe, die für eine Verwendung durch das System 10 zur Verfügung stehen, einzugeben. Die Kraftstoffmischungsdateneingabe an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 kann Kraftstoffsubstitutionsverhältnisse oder -anteile zur Verwendung von jedem der verfügbaren Kraftstoffe zum Erreichen der gewünschten Motordrehzahleingangsleistung, die zum Betreiben des Motors 12 bei der Motordrehzahl, die an der Motordrehzahlsteuerung 80 vorgegeben ist, notwendig ist, vorgeben. Zum Beispiel kann es in einem Zweistoffmotor, der mit einem Gaskraftstoff (zum Beispiel Erdgas) und einem Flüssigkraftstoff (zum Beispiel Dieselkraftstoff) betrieben wird, wünschenswert sein, dass der Gaskraftstoff 80% der Leistungsanforderung bereitstellt und der Flüssigkraftstoff die verbleibenden 20% der Leistungsanforderungen bereitstellt. In einem solchen Fall kann ein Substitutionsverhältnis bzw. Austauschverhältnis von 20% oder 0,20 an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 eingegeben und in dem ECM 48 gespeichert werden, sodass der Flüssigkraftstoff für den Gaskraftstoff substituiert wird und 20% der Leistung bereitstellt. Wenn mehr Kraftstoffe verfügbar sind, kann ein Kraftstoffsubstitutionsverhältnis oder -anteil für jeden Kraftstoff eingegeben werden, wobei sich die einzelnen Substitutionsverhältnisse auf 100% oder 1,00 summieren, sodass die von den einzelnen Kraftstoffen zugeführte Leistung sich zu der Gesamteingangsleistung, die für den Motor 12 benötigt wird, addiert. Die Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 kann eine Eingabevorrichtung sein, die ähnlich zu denen der oben beschriebenen Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 ist. In einigen Ausführungsformen können die Eingabesteuerungen 82, 84 in der gleichen Eingabevorrichtung implementiert sein, wie beispielsweise eine grafische Benutzerschnittstelle, die in einer Bedienerstation positioniert ist und eine Reihe von Anzeigen aufweist, die einem Benutzer ermöglichen, die Kraftstoffeigenschaftsdaten und die Kraftstoffmischungsdaten einzugeben.
Das ECM 48 kann auch elektrisch mit Aktoren (Stellgliedern) verbunden sein und Steuersignale zu den Aktoren übertragen, sodass verschiedene Elemente des Vielstoffmotorsystems 10 betrieben werden. Folglich können Aktoren für Fluidströmungssteuerungsvorrichtungen, wie beispielsweise das Gaskraftstoffzufuhrventil 28, der Flüssigkraftstoffinjektor 38 und die Absperrventile 36, 46, mit dem ECM 48 verbunden sein und Steuersignale von dem ECM 48 zum Betätigen der entsprechenden Ventile 28, 36, 48 und des Kraftstoffinjektors 38 zum Steuern des Gas- und Flüssigkraftstoffflusses empfangen. Alternative Implementierungen des Systems 10 können es ermöglichen, dass der Motor 12 durch zusätzliche Kraftstoffe, die verfügbar sein können, angetrieben wird. In diesen Implementierungen kann ein zusätzliches Kraftstoffsteuerungsventil 86 und ein Absperrventil 88 zum Steuern des Flusses der zusätzlichen Kraftstoffe bis zum n-ten, in dem System 10 verwendeten Kraftstoff vorgesehen sein.
Das ECM 48 und die zugehörigen Steuerungselemente von 2 können zum Implementieren eines Kraftstoffaufteilungssteuerungssystems für das Vielstoffmotorsystem 10 vorgesehen sein, das die Kraftstoffe zu dem Motor 12 gemäß Kraftstoffmischungsdaten, die an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 zugeführt werden, zuführt. Wie am besten aus den schematischen Darstellungen von der 3–5 gesehen werden kann, kann das ECM 48 zum Aufweisen verschiedener Steuerungsmodule (als die Blöcke innerhalb der gestrichelten Linie des ECM 48 dargestellt) zum Implementieren der Logik der Kraftstoffaufteilungssteuerungsstrategie programmiert sein. Auch wenn es in einem einzelnen ECM 48 umfasst dargestellt ist, können die Steuerungsmodule von 3–5, wenn nötig, über mehrere Verarbeitungselemente des Vielstoffmotorsystems 10 verteilt sein, basierend auf den Anforderungen für eine bestimmte Implementierung. Allerdings wird für die Zwecke der Darstellung das ECM 48 hierin als ein einzelnes Verarbeitungselement bzw. Prozessorelement beschrieben.
Das Kraftstoffaufteilungssystem kann bei einem Addierer 90 des ECM 48 beginnen. Der Addierer 90 kann einen Vergleich der gewünschten Drehzahl für den Motor 12, die als ein Solldrehzahlsteuerungssignal von der Motordrehzahlsteuerung 80 eingegeben wird, mit der derzeitigen gemessenen Drehzahl des Motors durchführen, wobei die derzeitige Drehzahl des Motors zu dem ECM 48 durch den Motordrehzahlsensor 60 zugeführt wird. Der Addierer 90 kann die gemessene Drehzahl des Motors 12 von der gewünschten Drehzahl zum Bestimmen eines Drehzahlfehlers subtrahieren. Der Drehzahlfehler kann ein positiver Wert, wenn der Motor 12 langsamer als gewünscht läuft, oder ein negativer Wert sein, wenn der Motor 12 schneller als notwendig läuft. Der Drehzahlfehler kann aufgrund einer Veränderung in der gewünschten Drehzahl von der Motordrehzahlsteuerung 80 oder aufgrund einer Veränderung in der tatsächlichen Drehzahl des Motors 12, wie durch den Motordrehzahlsensor 60 gemessen wird, bewirkt durch einen Vorgang, wie beispielsweise eine Veränderung der Last oder dem Drehmoment an dem Motor 12, auftreten.
Der berechnete Drehzahlfehler kann von dem Addierer 90 zu einer einzelnen Proportional-Integral-(PI)-Steuerung 92 des ECM 48 übertragen werden. Die PI-Steuerung 92 kann dazu ausgebildet sein, die gewünschte Drehzahl und den Drehzahlfehler zum Bestimmen einer Eingangsleistung, die von den verfügbaren Kraftstoffen zum Bewirken, dass die gemessene Motordrehzahl sich in Richtung zu der gewünschten Motordrehzahl in einer Reaktionszeit bzw. Reaktionsrate, die während der Konfiguration der PI-Steuerung 92 vorgegeben wird, erhöht oder verringert, bereitgestellt wird, zu verwenden. Die vorgegebene Programmierung der PI-Steuerung 92 zum Berechnen der Eingangsleistung für der Motor 12 liegt im Verständnis von Fachleuten und eine detaillierte Beschreibung der PI-Steuerungsprogrammierverfahren ist hierin nicht vorgesehen. Es sollte auch erkannt werden, dass die Verwendung einer PI-Steuerung beispielhaft ist, und andere Typen von Steuerungen und Steuerungsberechnungen, die in der Lage sind, eine Eingangsleistung für den Motor 12 zu bestimmen, in der Kraftstoffaufteilungsteuerungsstrategie gemäß der vorliegenden Offenbarung implementiert sein können.
Die von der PI-Steuerung 92 für den Motor 12 bestimmte Eingangsleistung kann, neben anderen Eingangsdaten bzw. Eingabedaten, durch ein Kraftstoffaufteilungsmodul 100 zum Aufteilen des Leistungsbedarfs zwischen den verfügbaren Kraftstoffen verwendet werden. Das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 kann auch Dateneingaben an der Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 und der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 beim Bestimmen der Menge von jedem Kraftstoff, die zu dem Motor 12 zuzuführen ist, verwenden. Zusätzlich oder alternativ können Daten bezüglich der Kraftstoffeigenschaften in dem Speicher 72 des ECM 48 gespeichert sein. Zum Beispiel weisen die Kraftstoffeigenschaftsdaten, die für jeden der n verfügbaren Kraftstoffe an der Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 eingegeben werden, eine Messung des chemischen Energiegehalts oder der Kraftstoffqualität des Kraftstoffs in der Form eines unteren Heizwerts LHV_i, eine Messung der Kraftstoffdichte, wie beispielsweise die Massendichte D_i oder das spezifische Gewicht SG_i des i-ten Kraftstoffs und jegliche andere Kraftstoffeigenschaftsdaten, die zum genauen Regeln der Strömung der Kraftstoffe für die berechnete Aufteilung bzw. Zuteilung notwendig sind, auf.
In einer verallgemeinerten Ausführungsform des Kraftstoffaufteilungsmoduls 100 für eine Kraftstoffaufteilungsstrategie für n Kraftstoffe geben die Kraftstoffmischungsdaten, die an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 eingegeben wurden, den Teil der Eingangsleistung an, die von jedem der n verfügbaren Kraftstoffe bereitzustellen ist. Zum Ermöglichen einer Anpassbarkeit zur Verwendung von zusätzlichen oder alternativen Kraftstoffen in dem Vielstoffmotor 12 kann das System 10 dazu ausgebildet sein, dem Bediener zu ermöglichen, ein Kraftstoffsubstitutionsverhältnis FSR_i an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 für jeden der n Kraftstoffe einzugeben. Jedes Kraftstoffsubstitutionsverhältnis FSR_i kann einen Wert zwischen 0,00 und 1,00 aufweisen, der den Anteil der benötigten Eingangsleistung, die von dem entsprechenden Kraftstoff zur Verfügung zu stellen ist, darstellt. Zum Gewährleisten, dass 100% der Eingangsleistungsanforderung von dem Kraftstoffen zur Verfügung gestellt wird, und dass kein überschüssiger Kraftstoff zu dem Motor 12 zugeführt wird, können das ECM 48 und die Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 dazu ausgebildet sein, eine Eingabe von Werten des Kraftstoffsubstitutionsverhältnisses FSR_i auf jene zu beschränken, die die Gleichung erfüllen:
Wie unten beschrieben ist, gibt ein Wert des Kraftstoffsubstitutionsverhältnisses FSR_i gleich 0,00 an, dass der i-te Kraftstoff nicht zum Bereitstellen von Energie zu dem Motor 12 verwendet wird und ein Wert des Kraftstoffsubstitutionsverhältnisses FSR_i gleich 1,00 gibt an, dass der i-te Kraftstoff 100% der Eingangsleistung zu dem Motor 12 ohne Substitution durch jeglichen der anderen verfügbaren Kraftstoffe bereitstellt.
Wenn die Eingangsleistung zu dem Kraftstoffaufteilungsmodul 100 von der PI-Steuerung 92 übertragen wird (zum Beispiel als Gesamtkraftstoffvolumenstrom), ruft das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 die zum Aufteilen der verfügbaren Kraftstoffe notwendigen Kraftstoffeigenschafts- und Kraftstoffmischungsdaten ab. Das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 verwendet die Daten zum Bestimmen eines Massenstroms bzw. Massendurchflusses m^. _i für jeden Kraftstoff basierend auf der nachfolgenden Gleichung:
in der FSR_i das einheitslose Kraftstoffsubstitutionsverhältnis für den i-ten Kraftstoff ist, „Input Power” die befehligte bzw. angewiesene Leistung, die von der PI-Steuerung 92 übertragen wird und die Einheiten von Energie pro Zeiteinheit aufweist, ist, und LHV_i der untere Heizwert für den i-ten Kraftstoff ist, der Einheiten von Energie pro Masseneinheit aufweist. Die Gleichung (2) ergibt den Massenstrom m^. _i in Masse pro Zeiteinheit, die für jeden der i Kraftstoffe zum Bereitstellen des benötigten Anteils der befehligten Leistung an den Motor 12 benötigt wird.
Nachdem der Massenstrom m^. _i für jeden verfügbaren Kraftstoff bestimmt wurde, formatiert das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 Befehle bzw. Anweisungen für die Aktoren der Kraftstoffströmungssteuerungsvorrichtungen (zum Beispiel das Gaskraftstoffzufuhrventil 28, der Flüssigkraftstoffinjektor 38 und/oder das n-te Kraftstoffsteuerungsventil 86), sodass die Vorrichtungen dazu gebracht werden, den benötigten Massenstrom zu dem Motor 12 zuzuführen. Das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 kann dazu ausgebildet sein, jeden Massenstrom m ._i in ein Steuersignal umzuwandeln, dass die entsprechende Kraftstoffströmungssteuerungsvorrichtung dazu bringt, Kraftstoff in der richtigen Menge abzugeben. Die Umwandlungen in dem Kraftstoffaufteilungsmodul 100 können Nachschlagtabellen, zusätzliche Kraftstoffeigenschaften verwendende Umwandlungsgleichungen oder jegliche andere geeignete Wandlungslogik, die zum Erzeugen der Steuersignale notwendig ist, einbeziehen.
Wie in 3 gezeigt ist, kann das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 ein separates Steuerungssignal zu jeder der Kraftstoffströmungssteuerungsvorrichtungen übertragen. Folglich kann eine Gaskraftstoffanweisung bzw. -befehl zu dem Gaskraftstoffzufuhrventil 28 übertragen werden, sodass das Ventil 28 dazu gebracht wird, sich bis zu der Position zu öffnen, die zum Zuführen der richtigen Menge des Gaskraftstoffs zu der Einlassluft in dem Einlasskanal 18 und nachfolgend zu dem Zylinder 14 notwendig ist. Gleichermaßen kann die Flüssigkraftstoffanweisung zu dem Flüssigkraftstoffinjektor 38 übertragen werden, sodass die Einspritzung der benötigten Menge an Flüssigkraftstoff in die Verbrennungskammer des Zylinders 14 bewirkt wird. Für jeden zusätzlichen verfügbaren Kraftstoff bis hin zu dem n-ten Kraftstoff überträgt das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 eine Kraftstoffanweisung bzw. einen Kraftstoffbefehl zu dem entsprechenden n-ter Kraftstoff-Steuerungsventil 86. Für jeden Kraftstoff aufweisend ein Kraftstoffsubstitutionsverhältnis FSR_i, und einen entsprechenden Massenstrom m^. _i, gleich Null, überträgt das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 eine Kraftstoffanweisung, die die die entsprechende Kraftstoffströmungssteuerungsvorrichtung dazu bringt, einen Kraftstofffluss zu dem Motor 12 zu verhindern.
In dem beispielhaften Vielstoffmotor 12 kann der Motor 12 primär auf Erdgas laufen und Dieselkraftstoff als eine Sicherheits- oder Sekundärkraftstoffquelle zum Antreiben des Motors 12 oder zum Bereitstellen einer „Pilotenmenge” an Kraftstoff zum Zünden des Gaskraftstoff- und Luftgemischs aufweisen. In solchen Vielstoffmotoren 12 kann die Kraftstoffaufteilungsteuerungsstrategie modifiziert werden zum Berücksichtigen der Konstruktion bzw. Gestaltung des Motors 12 und der Verwendung von exakt zwei Kraftstoffen zum Bereitstellen von Leistung zu dem Motor 12. Die beispielhaften Steuerungselemente, die in 4–5 gezeigt sind, die das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 und einen dynamischen IMEP-basierten LHV-Schätzer 120 detaillierter darstellen, sind für einen Vielstoffmotor gezeigt, der primär eine Dieselkraftstoffquelle und eine Erdgaskraftstoffquelle nutzt.
Unter Bezugnahme auf 4 empfängt das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 den Gesamtvolumenstrombefehl von der PI-Steuerung 92 und gibt den Gesamtvolumenstrom zu einem Volumenstrom-zu-Leistung-Umwandlungsmodul 102 ein. Das Volumenstrom-zu-Leistung-Umwandlungsmodul 102 wandelt dann dem Gesamtvolumenstrom zu einer Gesamtleistungsanweisung für eine Eingabe zu einem Leistungsaufteilungsmodul 104 um. Das Leistungsaufteilungsmodul 104 empfängt zumindest ein Kraftstoffsubstitutionsverhältnis (FSR) von beispielsweise der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84. Wenn der Motor 12 für nur zwei Kraftstoffe konstruiert ist, kann ein einzelnes Kraftstoffsubstitutionsverhältnis FSR zum Angeben der Menge der zweiten Kraftstoffquelle zum Substituieren der ersten Kraftstoffquelle verwendet werden. Folglich kann in dem beispielhaften Erdgas-/Dieselkraftstoff-Zweistoffmotor 12 beispielsweise ein Kraftstoffsubstitutionsverhältnis FSR gleich 20%, oder 0,20 an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 zum Zuführen von Energie zu dem Motor 12 bei einer 80% Erdgas-/20% Dieselkraftstoff-Aufteilung bzw. Zuteilung vorgegeben werden.
Das Leistungsaufteilungsmodul 104 kann dann einen Dieselleistungsbefehl zu einem Dieselmassenstrommodul 106 und einen Gasleistungsbefehl zu einem Gasmassenstrommodul 108 ausgeben. An der Kraftstoffeigenschaftseingabesteuerung 82 kann ein Bediener einen anfänglichen unteren Heizwert LHV_Gi und ein spezifisches Gewicht SG_G für die Erdgaszufuhr und einen unteren Heizwert LHV_D und ein spezifisches Gewicht SG_D für den Dieselkraftstoff neben anderen relevanten Kraftstoffeigenschaftsdaten eingeben. Die Kraftstoffmischungsdaten, die an der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 eingegeben werden, geben den Anteil der Eingangsleistung, die durch das Erdgas und den Dieselkraftstoff bereitzustellen sind, an.
In dem Zweistoffmotorbeispiel kann die Berechnung der Massenströme m . der Kraftstoffe bei dem Kraftstoffaufteilungsmodul 100 auch zum Berücksichtigen der Verwendung von zwei Kraftstoffen und der Eingabe eines einzelnen Kraftstoffsubstitutionsverhältnisses FSR modifiziert werden. In dieser Implementierung kann die Gleichung (2) in separate Massenstrom m .-Gleichungen für den Primär- und Sekundärkraftstoff modifiziert werden. Das Dieselmassenstrommodul 106 kann den zweiten Dieselkraftstoffmassenstrom m ._D bestimmen. Dieser Kraftstoffmassenstrom m ._D kann wie folgt berechnet werden:
Der Massenstrom m ._D wird dann zu einem Dieselvolumenstrommodul 110 zum Bestimmen einer Dieselvolumenstrommenge ν_D ausgegeben, die von Aktoren verwendet wird, die den Flüssigkraftstoffinjektor 38 zum Bereitstellen der richtigen Flüssigkraftstoffaufteilung bzw. -portionierung basierend auf dem FSR steuert.
Unter Bezugnahme auf das Gasende der Kraftstoffaufteilung empfängt das Gasmassenstrommodul 108 auch das FSR von dem Leistungsaufteilungsmodul 104. Bei der Berechnung des Gasmassenstroms kann das Gasmassenstrommodul 108 (1-FSR) zum Bestimmen des Anteils der Leistung bzw. Energie, die vom Gas zu kommen hat, verwenden und daher werden der Leistungsanteil bzw. Energieanteil von dem Flüssigkraftstoff (FSR) und der Leistungsanteil bzw. Energieanteil von dem Gaskraftstoff (1-FSR) bei Summation gleich 1 (100%) sein. Zusätzlich kann das Gasmassenstrommodul 108 eine Effizienzanpassung empfangen, die in dem Ausgangsgasmassenstrom (m ._G) während der Berechnungen berücksichtigt werden kann. Die allgemeine Gleichung zum Bestimmen der Primärerdgasmassenströmung m ._G kann das einzelne Kraftstoffsubstitutionsverhältnisse FSR wie folgt verwenden:
In Gleichung 4 wird eine untere Heizwertabschätzung des Gaskraftstoffs (LHV_Ge) verwendet, die in das Gasmassenstrommodul 108 durch den dynamischen IMEP-basierten LHV-Schätzer 120 eingegeben wird.
Der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer 120 ist detaillierter in 5 gezeigt. Der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer empfängt eine Eingabe des Gesamtvolumenstroms von der ersten PI-Steuerung 92 und vergleicht den Gesamtvolumenstrom mit einem zugeordneten (hinterlegten bzw. kartierten bzw. gemappten bzw. Soll-)Gesamtdieselvolumenstrom zum Bestimmen eines Volumenstromfehlers. Der Volumenstromfehler wird dann von einer zweiten PI-Steuerung 122 des dynamischen IMEP-basierten LHV-Schätzers zum Bestimmen der Gas-LHV-Schätzung (LHV_GE) für den Gaskraftstoff verwendet.
Zum Bestimmen eines zugeordneten Dieselvolumenstroms weist der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer 120 das Modul 124 auf, das eine Eingabe der gemessenen Drehzahl von dem Motordrehzahlsensor 60 und einen IMEP-Wert für den derzeitigen Zyklus des Motors 12 von dem IMEP-Sensor 59 empfängt. Das zugeordnete Gesamtdieselvolumenstrom-Modul 124 weist eine Tabelle auf, die mit Gesamtvolumenstromwerten für den Motor 12, wenn dieser in einem reinen Dieselmodus läuft, ausgefüllt ist. Die Daten innerhalb des Moduls 124 beziehen sich auf einen Gesamtvolumenstromwert zu gegebener Motordrehzahl und IMEP-Wert. Das Modul 124 verwendet die eingegebene gemessene Drehzahl und IMEP-Werte und bestimmt einen Gesamtdieselvolumenstrom für den derzeitigen Motorzyklus. Der bestimmte Gesamtdieselvolumenstrom wird dann zu einem Addierer 126 zugeführt, wo er mit dem Gesamtvolumenstrom von der ersten PI-Steuerung 92 zum Bestimmen eines Volumenstromfehlers verglichen wird. In einigen Beispielen kann der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer 120 einen Tiefpassfilter 126 zum Gewährleisten, dass der Ausgangsgesamtdieselvolumenstrom bei der gleichen Geschwindigkeit berechnet wird wie der Gesamtvolumenstrom, der von der ersten PI-Steuerung 92 ausgegeben wird, aufweisen.
Der Volumenstromfehler wird dann zu der zweiten PI-Steuerung 122 eingegeben. Die zweite PI-Steuerung 122 verwendet den Volumenstromfehler zum Bestimmen des LHV_GE-Wertes, der zum Korrigieren von Diskrepanzen im Gaskraftstoffmassenstrom aufgrund von Fluktuationen in den unteren Gasheizwerten verwendet wird. Wenn der Gas-LHV_GE der erwartete Wert ist (zum Beispiel der normale LHV von Erdgas), dann sollte der Fehler Null sein, was bedeutet, dass der LHV_GE-Wert gleich dem normalen LHV von Erdgas ist. Allerdings wird, wenn der Volumenstromfehler ungleich Null ist, der LHV_GE-Wert entweder zum Anheben oder Absenken der Ausgabe von Erdgas zum Berücksichtigen der Diskrepanzen aufgrund eines veränderten LHV des Gases verändert. Wenn der Volumenstromfehler größer als Null ist, dann wird der Gasmassenstrom größer als der erwartete Gasmassenstrom sein. Alternativ wird, wenn der Volumenstromfehler kleiner als Null ist, der Gasmassenstrom kleiner als der erwartete Gasmassenstrom sein. Das ECM 48 wird das Aktualisieren des LHV_GE fortsetzen, bis der Fehler Null ist.
Unter Verwendung der Gleichungen (3) und (4) sollten die Massenströme m ._G , m ._D 100% der angewiesenen Eingangsleistung, die von der PI-Steuerung 92 ausgegeben wird, ergeben. Basierend auf den Massenströmen m ._G , m ._D wird das Kraftstoffaufteilungsmodul 100 die geeigneten Steuersignale erzeugen und die entsprechenden Gaskraftstoffbefehle und Flüssigkraftstoffbefehle zu dem Gaskraftstoffzufuhrventil 28 bzw. dem Flüssigkraftstoffinjektor 38 übertragen.
5 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm für ein Verfahren 200 zum Steuern des Kraftstoffflusses bzw. der Kraftstoffzufuhr in dem Vielstoffmotor 12. In dem beispielhaften Verfahren 200 wird der Vielstoffmotor 12 mit Energie von einer Gaskraftstoffquelle (zum Beispiel ein Kohlenwasserstoffkraftstoff wie beispielsweise Erdgas) und einer Sekundärkraftstoffquelle (zum Beispiel Flüssigkraftstoff wie beispielsweise Dieselkraftstoff) versorgt. Das Verfahren 200 und dessen zugehörige Schritte kann unter Verwendung jeglicher Kombination von Geräten bzw. Hardware, die die dem Vielstoffmotor 12 und dem ECM 48 und/oder Software, die beispielsweise von dem Prozessor 70 des ECM 48 ausgeführt wird, zugeordnet sind, durchgeführt werden.
Bei Block 210 wird eine Eingangsleistung zum Betreiben des Vielstoffmotors 12 für eine gewünschte Motordrehzahl bestimmt. Die gewünschte Motordrehzahl kann von der Motordrehzahlsteuerung 80 zur Verfügung gestellt werden. Die Eingangsleistung kann unter Verwendung der PI-Steuerung 92 nach der Summation, bei dem Addierer 90, der gewünschten Drehzahl mit der gemessenen Drehzahl, die von dem Motordrehzahlsensor 60 zur Verfügung gestellt wird, bestimmt werden.
Ein Sekundärkraftstoffströmungswert (zum Beispiel der Dieselmassenstrom m ._D ) kann unter Verwendung des Kraftstoffaufteilungsmoduls 100 (Block 220) bestimmt werden. Die Sekundärkraftstoffströmungsmenge kann unter Verwendung der Leistungseingabe (Eingangsleistung), des von der Kraftstoffmischungseingabesteuerung 84 zur Verfügung gestellten FSR-Wertes und jeglichen anderen Daten, die von der Kraftstoffeigenschaftseingangssteuerung 82 zur Verfügung gestellt werden (zum Beispiel der LHV_D) bestimmt werden.
Bei Block 230 weist das Verfahren 200 das Bestimmen des geschätzten LHV für den Gaskraftstoff (LHV_Ge) auf. Die beim Bestimmen des geschätzten LHV einbezogenen Schritte sind weiter in 7 gezeigt, die ein Verfahren 230 zum dynamischen Bestimmen des unteren Heizwertes des Gaskraftstoffs in dem Vielstoffmotor 12 zeigt. Der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer 120 empfangt einen berechneten Volumenstromwert von dem Vielstoffmotor 12 über die PI-Steuerung 92 (Block 231). Der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer 120 empfängt auch einen gemessenen Drehzahlwert von dem Motordrehzahlsensor 60 und bestimmt einen IMEP-Wert basierend auf einer Eingabe von dem IMEP-Sensor 59 (Blöcke 232, 233).
Der dynamische IMEP-basierte LHV-Schätzer 120 kann einen zugeordneten Volumenstromwert basierend auf der gemessenen Motordrehzahl und dem IMEP-Wert bestimmen. Das Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes kann das Vergleichen der gemessenen Motordrehzahl und des IMEP mit einer Nachschlagtabelle aufweisend mehrere vorbestimmte Motordrehzahlwerte, mehrere vorbestimmte IMEP-Werte und mehrere vorbestimmte Volumenstromwerte, wobei jeder der mehreren vorbestimmten Volumenstromwerte zumindest einem der mehreren vorbestimmten Motordrehzahlwerte und zumindest einem vorbestimmten IMEP-Wert zugeordnet ist, aufweisen. In einigen solchen Beispielen kann das Bestimmen des zugeordneten Volumenstromes ferner das Bestimmen eines zugeordneten Motordrehzahlwertes, wobei der zugeordneten Motordrehzahlwert ein Element der mehreren vorbestimmten Motordrehzahlwertes ist, das der gemessenen Motordrehzahlwert am nächsten kommt, das Bestimmen eines zugeordneten IMEP-Wertes, wobei der zugeordnete IMEP-Wert ein Element der mehreren vorbestimmten IMEP-Werte ist, das dem gemessenen IMEP-Wert am nächsten kommt, und das Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes, bei dem die mehreren vorbestimmten Volumenstromwerte dem zugeordneten Motordrehzahlwert und dem zugeordneten IMEP-Wert zugeordnet sind, aufweisen.
Ferner fährt das Verfahren 230 durch Vergleichen des zugeordneten Volumenstromwertes mit dem berechneten Volumenstromwert zum Bestimmen eines Volumenstromfehlers (Block 235) fort. Unter Verwendung von zumindest dem Volumenstromfehler wird der geschätzte LHV des Gaskraftstoffs bestimmt (Block 236).
Die Gaskraftstoffströmungsmenge wird dann unter Verwendung des bestimmten geschätzten LHV, der Leistung und dem FSR bestimmt (Block 240). Die Gaskraftstoffströmungsmenge wird dann zu dem Gaskraftstoffzufuhrventil 28 ausgegeben (Block 250) und die Sekundärkraftstoffströmungsmenge wird zu dem Flüssigkraftstoffinjektor 38 ausgegeben (Block 260).
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Vielstoffmotoren, die in der Lage sind, mit Flüssigkraftstoff, mit Gaskraftstoff und mit einer Mischung von Flüssig- und Gaskraftstoff betrieben zu werden und betrifft insbesondere Systeme und Verfahren zum Steuern und Anpassen einer Aufteilung der mehreren Kraftstoffe für den Vielstoffmotor basierend auf einem unteren Heizwert eines Gaskraftstoffs. Die offenbarten Systeme und Verfahren sind besonders nützlich beim Bereitstellen größerer Effizienz, niedrigerer Emissionen und Kosteneffektivität für Vielstoffmotoren.
In einigen Vielstoffmotoren werden teure Gaskraftstoffanalysegeräte zum Überwachen und nachfolgenden Eingeben von LHV-Werten für eine richtige Verwendung benötigt. Wie detailliert zuvor beschrieben wurde, beseitigen die offenbarten Systeme und Verfahren den Bedarf für solche Vorrichtungen, da der LHV von Gaskraftstoffen dynamisch geschätzt wird und diese Werte zum Verändern des Gasmassenstroms innerhalb des Systems verwendet werden. Zusätzlich können die offenbarten Systeme und Verfahren genaue energiebasierte Gassubstitutionen zur Drehzahlregelung, während der Gas-LHV sich verändert, gewährleisten. Damit können die Systeme und Verfahren kosteneffektive Steuerungssysteme zur Verfügung stellen und auch einen robusten und genauen Motorschutz, da unsachgemäße Gasmassenströme bewirken können, dass der Motor beschädigt wird.
Es wird verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung Systeme und Verfahren zum Steuern und Anpassen der Aufteilung der mehreren Kraftstoffe für den Vielstoffmotor basierend auf einem unteren Heizwert eines Gaskraftstoffs bereitstellt. Während nur bestimmte Ausführungsformen vorgestellt wurden, werden Fachleute Alternativen und Modifikationen aus der obigen Beschreibungen entnehmen. Diese und andere Alternativen sind als Äquivalente und innerhalb des Wesens und Umfangs der Offenbarung und der angehängten Ansprüche zu berücksichtigen.

Claims

Verfahren (200) zum Steuern einer Kraftstoffzufuhr in einem Vielstoffmotor (12), der durch zumindest eine Gaskraftstoffquelle (32) und eine Sekundärkraftstoffquelle (42) angetrieben wird, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen einer Eingangsleistung zum Betreiben des Vielstoffmotors (12) mit einer gewünschten Motordrehzahl, Bestimmen einer Sekundärkraftstoffströmungsmenge für die Sekundärkraftstoffquelle (42) basierend zumindest auf der Eingangsleistung und einem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis zum Aufteilen der Sekundärkraftstoffquelle (42) und der Gaskraftstoffquelle (32), Bestimmen eines geschätzten unteren Heizwertes (LHV) des Gaskraftstoffs zumindest durch Vergleichen eines zugeordneten Volumenstromwertes mit einem Eingangsvolumenstromwert, wobei der Eingangsvolumenstromwert auf der Eingangsleistung basiert, und Bestimmen einer Gaskraftstoffströmungsmenge für den Gaskraftstoff, wobei die Gaskraftstoffströmungsmenge zumindest auf dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis und dem geschätzten unteren Heizwert (LHV) der Gaskraftstoffquelle (32) basiert.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des geschätzten unteren Heizwertes (LHV) des Gaskraftstoffs ferner aufweist: Empfangen einer gemessenen Motordrehzahl von einem Motordrehzahlsensor (60), der dem Vielstoffmotor (12) zugeordnet ist, Bestimmen eines gemessenen indizierten Mitteldrucks (IMEP) des Vielstoffmotors (12) basierend auf einer Eingabe von einem Sensor (59), und Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes basierend auf der gemessenen Motordrehzahl und dem indizierten Mitteldruck (IMEP).
Verfahren (200) nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes das Vergleichen der gemessenen Motordrehzahl und des indizierten Mitteldrucks (IMEP) mit einer Nachschlagtabelle, die mehrere vorbestimmte Motordrehzahlwerte, mehrere vorbestimmte indizierter Mitteldruck-Werte und mehrere vorbestimmte Volumenstromwerte aufweist, wobei jeder der mehreren vorbestimmten Volumenstromwerte zumindest einem der mehreren vorbestimmten Motordrehzahlwerte und zumindest einem vorbestimmten indizierter Mitteldruck-Wert zugeordnet ist, aufweist.
Verfahren (200) nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes ferner das Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes aufweist, durch: Bestimmen eines zugeordneten Motordrehzahlwertes, wobei der zugeordnete Motordrehzahlwert ein Element der mehreren vorbestimmten Motordrehzahlwerte ist, das dem gemessenen Motordrehzahlwert am nächsten kommt, Bestimmen eines zugeordneten indizierter Mitteldruck-Wertes, wobei der zugeordnete indizierter Mitteldruck-Wert ein Element der mehreren vorbestimmten indizierter Mitteldruck-Werte ist, das dem gemessenen indizierter Mitteldruck-Wert am nächsten kommt, und Bestimmen des zugeordneten Volumenstromwertes aus den mehreren vorbestimmten Volumenstromwerten, bei dem der zugeordnete Motordrehzahlwert und der zugeordnete indizierter Mitteldruck-Wert zugeordnet sind.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen der Eingangsleistung aufweist: Empfangen der gewünschten Motordrehzahl, Bestimmen einer gemessenen Motordrehzahl des Vielstoffmotors (12), Bestimmen eines Drehzahlfehlers, der gleich einer Differenz zwischen der gewünschten Motordrehzahl und der gemessenen Motordrehzahl ist, und Bestimmen der Eingangsleistung basierend auf der gemessenen Motordrehzahl und dem Drehzahlfehler.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen der Gaskraftstoffströmungsmenge aufweist: Bestimmen eines Anteils der Eingangsleistung des Gaskraftstoffs basierend auf dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis, und Berechnen der Gaskraftstoffströmungsmenge durch Teilen des Anteils der Eingangsleistung des Gaskraftstoffs durch den geschätzten unteren Heizwert (LHV) des Gaskraftstoffs.
Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: Ausgeben der Gaskraftstoffströmungsmenge zu einem ersten Aktor einer ersten Fluidströmungssteuerungsvorrichtung (28), wobei der erste Aktor zum Zuführen des Gaskraftstoffs zu dem Vielstoffmotor (12) mit der Gaskraftstoffströmungsmenge vorgesehen ist, und Ausgeben der Sekundärkraftstoffströmungsmenge zu einem zweiten Aktor einer zweiten Fluidströmungssteuerungsvorrichtung (38), wobei der zweite Aktor zum Zuführen des Sekundärkraftstoffs zu dem Vielstoffmotor (12) mit der Sekundärkraftstoffströmungsmenge vorgesehen ist.
Verfahren (200) nach Anspruch 7, wobei das Ausgeben der Sekundärkraftstoffströmungsmenge zu dem zweiten Aktor das Ausgeben der Sekundärkraftstoffströmungsmenge zu einem Aktor eines Kraftstoffinjektors (38) aufweist und das Ausgeben der Gaskraftstoffströmungsmenge zu dem ersten Aktor das Ausgeben der Gaskraftstoffströmungsmenge zu einem Aktor eines Kraftstoffsteuerungsventils (28) aufweist.
Vielstoffmotor (12), der zumindest durch eine Gaskraftstoffquelle (32) und eine Sekundärkraftstoffquelle (42) angetrieben wird, wobei der Vielstoffmotor (12) aufweist: zumindest einen Zylinder (14), einen Kraftstoffinjektor (38), der in Betriebsverbindung mit dem zumindest einen Zylinder (14) ist, ein Kraftstoffsteuerungsventil (28), das in Betriebsverbindung mit dem zumindest einen Zylinder (14) ist, eine Motordrehzahlsteuerung (80), die dazu ausgebildet ist, ein Motordrehzahlsteuerungssignal, das eine gewünschte Motordrehzahl angibt, auszugeben, eine Drehzahlsteuerung (92) zum Bestimmen einer Eingangsleistung basierend zumindest auf der gewünschten Motordrehzahl, eine Kraftstoffmischungseingabesteuerung (84) zum Bereitstellen eines vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnisses für die Gaskraftstoffquelle (32) und die Sekundärkraftstoffquelle (42), einen unterer Heizwert(LHV)-Schätzer (120), wobei der unterer Heizwert-Schätzer einen geschätzten unteren Heizwert des Gaskraftstoffs zumindest durch Vergleichen eines zugeordneten Volumenstromwertes mit einem Eingangsvolumenstromwert, wobei der Eingangsvolumenstromwert auf der Eingangsleistung basiert, bestimmt, ein Kraftstoffaufteilungsmodul (100) zum Bestimmen einer Sekundärkraftstoffströmungsmenge für die Sekundärkraftstoffquelle (32) basierend zumindest auf der Eingangsleistung und dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis und zum Bestimmen einer Gaskraftstoffströmungsmenge für den Gaskraftstoff, wobei die Gaskraftstoffströmungsmenge zumindest auf dem vorgegebenen Kraftstoffsubstitutionsverhältnis und dem geschätzten unteren Heizwert (LHV) der Gaskraftstoffquelle (32) basiert, einen ersten Aktor zum Steuern des ersten Kraftstoffsteuerventils (28) zum Ausgeben des Gaskraftstoffs zu dem Vielstoffmotor (12) mit der Gaskraftstoffströmungsmenge, und einen zweiten Aktor zum Steuern des Kraftstoffinjektors (38) zum Ausgeben des Sekundärkraftstoffs zu dem Vielstoffmotor (12) mit der Sekundärkraftstoffströmungsmenge.
Vielstoffmotor (12) nach Anspruch 9, wobei das Bestimmen der Eingangsleistung durch die Drehzahlsteuerung (92) aufweist: Empfangen der gewünschten Motordrehzahl von der Motordrehzahlsteuerung (80), Bestimmen einer gewünschten Motordrehzahl des Vielstoffmotors (12), Bestimmen eines Drehzahlfehlers, der gleich einer Differenz zwischen der gewünschten Motordrehzahl und der gemessenen Motordrehzahl ist, und Bestimmen der Eingangsleistung basierend auf der gemessenen Motordrehzahl und dem Drehzahlfehler.