DE102019134628B4 - Method and control device for operating an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines als Gasmotor oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors, mit mindestens einem Zylinder (1),
wobei in einer Brennkammer (4) des mindestens einen Zylinders (1) ein zündunwilliger Kraftstoff verbrannt und hierzu mit Hilfe eines zündwilligen Kraftstoffs gezündet wird,
wobei der zündunwillige Kraftstoff über eine Haupteinspritzung (16) zeitgleich zu einer Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs und/oder zeitlich nach der Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) eingebracht wird und
der zündunwillige Kraftstoff über mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) auch zeitlich vor der Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) je Arbeitsspiel (11) von der Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel (11) über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird, derart abhängig ist, dass mit zunehmender Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs die Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) zunimmt und
bei einem Viertaktmotor, dessen Arbeitsspiel (11) einen Ansaugtakt (12), einen Verdichtungstakt (13), einen Arbeitstakt (14) und einen Ausstoßtakt (15) umfasst, die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) im Ansaugtakt (12) und gegebenenfalls im Verdichtungstakt (13) bis längstens oder längstens 50° vor Zünd-OT erfolgt.

Figure DE102019134628B4_0000
Method for operating an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine, having at least one cylinder (1),
wherein a non-ignitable fuel is burned in a combustion chamber (4) of the at least one cylinder (1) and for this purpose is ignited with the aid of an ignitable fuel,
wherein the non-ignitable fuel is introduced via a main injection (16) at the same time as an injection (17) of the ignitable fuel and/or after the injection (17) of the ignitable fuel into the combustion chamber (4) of the respective cylinder (1) and
the unignitable fuel is also introduced into the combustion chamber (4) of the respective cylinder (1) via at least one additional injection (18) before the injection (17) of the ignitable fuel,
characterized in that
a number of additional injections (18) per working cycle (11) is dependent on the quantity of non-ignitable fuel that is introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection (18) per working cycle (11) in such a way that as the quantity of the over the at least one additional injection (18) introduced into the respective cylinder of non-ignitable fuel increases the number of additional injections (18) and
in a four-stroke engine, whose work cycle (11) comprises an intake stroke (12), a compression stroke (13), a power stroke (14) and an exhaust stroke (15), the at least one additional injection (18) in the intake stroke (12) and optionally in the compression stroke (13) up to a maximum of 50° before ignition TDC.
Figure DE102019134628B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines als Gasmotor oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors.The invention relates to a method and control device for operating an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine.

Aus der Praxis sind Motoren bekannt, zum Beispiel Gasmotoren sowie Dual-Fuel-Motoren, in welcher ein an sich zündunwilliger Kraftstoff verbrannt wird, der mithilfe eines zündwilligen Kraftstoffs für die Verbrennung gezündet wird. Dabei kann es sich beim Motor sowohl um einen Viertakt-Motor als auch um einen Zweitakt-Motor handeln. Mit zunehmend strengeren Emissionsvorschriften besteht Bedarf daran, einen solchen Motor mit höherem Wirkungsgrad unter Reduzierung von Emissionen, insbesondere von NOx-Emissionen, zu betreiben.Engines are known from practice, for example gas engines and dual-fuel engines, in which a fuel that is intrinsically unwilling to ignite is burned, which is ignited with the aid of a fuel that is ignitable for the combustion. The engine can be either a four-stroke engine or a two-stroke engine. With increasingly stringent emission regulations, there is a need to operate such an engine with greater efficiency while reducing emissions, particularly NOx emissions.

Aus der DE 10 2016 120 190 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines als Gas- oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors bekannt, bei dem in einer Brennkammer ein zündunwilliger Kraftstoff verbrannt und hierzu mit Hilfe eines zündwilligen Kraftstoffs gezündet wird, wobei der zündunwillige Kraftstoff über eine Haupteinspritzung zeitgleich zu einer Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs und/oder zeitlich nach der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in die Brenn-kammer des jeweiligen Zylinders eingebracht wird und der zündunwillige Kraftstoff über mindestens eine Zusatzeinspritzung auch zeitlich vor der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer des jeweiligen Zylinders eingebracht wird.From the DE 10 2016 120 190 A1 a method is known for operating an engine designed as a gas or dual-fuel engine, in which an unignitable fuel is burned in a combustion chamber and for this purpose ignited with the aid of an ignitable fuel, the unignitable fuel being injected via a main injection at the same time as an injection of the ignitable fuel and/or is introduced into the combustion chamber of the respective cylinder after the injection of the ignitable fuel and the unignitable fuel is also introduced into the combustion chamber of the respective cylinder via at least one additional injection before the injection of the ignitable fuel.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines als Gas- oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors zu schaffen, um den Motor effizienter unter Reduzierung von Emissionen betreiben zu können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines als Gasmotor oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors gemäß Anspruch 1 gelöst.Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a novel method and a novel control device for operating an engine designed as a gas or dual-fuel engine in order to be able to operate the engine more efficiently while reducing emissions. This object is achieved by a method for operating an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine according to claim 1 .

Der zündunwillige Kraftstoff wird über eine Haupteinspritzung zeitgleich zu einer Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs und/oder zeitlich nach der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer des jeweiligen Zylinders eingebracht. Ferner wird der zündunwillige Kraftstoff über mindestens eine Zusatzeinspritzung auch zeitlich vor der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer des jeweiligen Zylinders eingebracht.The non-ignitable fuel is introduced via a main injection at the same time as an injection of the ignitable fuel and/or after the injection of the ignitable fuel into the combustion chamber of the respective cylinder. Furthermore, the fuel that is not willing to ignite is also introduced into the combustion chamber of the respective cylinder via at least one additional injection before the injection of the fuel that is willing to ignite.

Durch die mindestens eine Zusatzeinspritzung des zündunwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer des jeweiligen Zylinders kann eine Verdampfungsenthalpie des zündunwilligen Kraftstoffs genutzt werden, das Temperaturniveau im Zylinder zu senken. Durch die Senkung des Temperaturniveaus im Zylinder kann die Verbrennung des Kraftstoffs effizienter unter Reduzierung von Emissionen erfolgen, insbesondere unter Reduzierung von NOx-Emissionen.Due to the at least one additional injection of the fuel that is not ready to ignite into the combustion chamber of the respective cylinder, an enthalpy of vaporization of the fuel that is not ready to ignite can be used to lower the temperature level in the cylinder. By reducing the temperature level in the cylinder, the fuel can be burned more efficiently while reducing emissions, in particular reducing NOx emissions.

Vorzugsweise bestimmen die Haupteinspritzung und die mindestens eine Zusatzeinspritzung in Summe 100% der je Arbeitsspiel in den jeweiligen Zylinder eingebrachten Menge an zündunwilligem Kraftstoff, wobei hiervon zwischen 10% und 80%, vorzugsweise zwischen 30% und 50%, über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird. Diese Vorgehensweise ist besonders bevorzugt, um NOx-Emissionen zu reduzieren.The main injection and the at least one additional injection preferably determine a total of 100% of the quantity of unignitable fuel introduced into the respective cylinder per working cycle, of which between 10% and 80%, preferably between 30% and 50%, via the at least one additional injection in the respective cylinder is introduced. This approach is particularly preferred to reduce NOx emissions.

Vorzugsweise ist die Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird, derart von der Last des Motors abhängig, dass mit zunehmender Last des Motors die Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs abnimmt. Dies ist bevorzugt, um einerseits NOx-Emissionen und andererseits die Klopfneigung des Motors zu reduzieren.Preferably, the amount of fuel that is not willing to ignite, which is introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection per working cycle, is dependent on the load of the engine in such a way that as the engine load increases, the amount of fuel introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection unignitable fuel decreases. This is preferred in order to reduce NOx emissions on the one hand and the tendency of the engine to knock on the other.

Erfindungsgemäß ist eine Anzahl der Zusatzeinspritzungen je Arbeitsspiel von der Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird, derart abhängig, dass mit zunehmender Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs die Anzahl der Zusatzeinspritzungen zunimmt. Hiermit kann verhindert werden, dass Wände der Brennkammer mit zündunwilligem Kraftstoff benetzt werden.According to the invention, a number of additional injections per working cycle is dependent on the quantity of non-ignitable fuel that is introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection per working cycle in such a way that as the quantity of non-ignitable fuel introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection increases the number of additional injections increases. This can prevent the walls of the combustion chamber from being wetted with fuel that is not willing to ignite.

Vorzugsweise ist der zündunwillige Kraftstoff ein Ottokraftstoff und der zündwillige Kraftstoff ein Dieselkraftstoff. Besonders bevorzugt ist der zündunwillige Kraftstoff ein Alkoholkraftstoff, insbesondere ein mit Wasser gemischter Methanol-Kraftstoff oder Ethanol-Kraftstoff. Die Verwendung eines mit Wasser gemischten Alkoholkraftstoffs als zündunwilligen Kraftstoff ist besonders bevorzugt, um durch Ausnutzen der Verdampfungsenthalpie das Temperaturniveau im Zylinder abzusenken.Preferably, the unignitable fuel is an Otto fuel and the ignitable fuel is a diesel fuel. The fuel that does not want to ignite is particularly preferably an alcohol fuel, in particular a methanol fuel or ethanol fuel mixed with water. The use of an alcohol fuel mixed with water as the non-ignitable fuel is particularly preferred in order to lower the temperature level in the cylinder by utilizing the enthalpy of vaporization.

Die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 9 definiert. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 ein Blockschaltbild eines Motors;
  • 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung;
  • 3 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung.
The control device for carrying out the method is defined in claim 9. Preferred developments of the invention result from the dependent claims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being limited thereto. It shows:
  • 1 a block diagram of a motor;
  • 2 a diagram to illustrate the invention;
  • 3 another diagram to illustrate the invention.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines als Gasmotor oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors.1 zeigt stark schematisiert einen Ausschnitt aus einem als Gasmotor oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motor im Bereich eines Zylinder 1, wobei vom Zylinder 1 ein Kolben 2 gezeigt ist, der über ein Pleuel 3 an eine nicht gezeigte Kurbelwelle gekoppelt ist. Der Kolben 2 bewegt sich in einer Brennkammer 4 des Zylinders 1 auf und ab.The invention relates to a method for operating an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine. 1 shows a highly schematic detail of an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine in the area of a cylinder 1, a piston 2 of the cylinder 1 being shown, which is coupled via a connecting rod 3 to a crankshaft (not shown). The piston 2 moves up and down in a combustion chamber 4 of the cylinder 1 .

Der in 1 gezeigte Zylinder 1 verfügt über ein einlassseitiges Gaswechselventil 5 zum Einbringen von Verbrennungsluft 6 in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 sowie über ein auslassseitiges Gaswechselventil 7, über welches Abgas 8 aus der Brennkammer 4 des Zylinders 1 abgeführt werden kann.the inside 1 The cylinder 1 shown has an inlet-side gas exchange valve 5 for introducing combustion air 6 into the combustion chamber 4 of the cylinder 1 and an outlet-side gas exchange valve 7 via which exhaust gas 8 can be discharged from the combustion chamber 4 of the cylinder 1.

In der Brennkammer 4 des in der 1 gezeigten Zylinders 1 wird ein zündunwilliger Kraftstoff verbrannt, der über eine erste Einspritzeinrichtung 9 für den zündunwilligen Kraftstoff vorzugsweise direkt in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingespritzt wird.In the combustion chamber 4 of the 1 In the cylinder 1 shown, a fuel that is not willing to ignite is burned, which fuel is preferably injected directly into the combustion chamber 4 of the cylinder 1 via a first injection device 9 for the fuel that is not willing to ignite.

Um den zündunwilligen Kraftstoff, der über die erste Einspritzeinrichtung 9 in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingebracht wird, für die Verbrennung zu zünden, wird über eine zweite Einspritzeinrichtung 10 ein zündwilliger Kraftstoff ebenfalls vorzugsweise direkt in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingebracht. Über den zündwilligen Kraftstoff kann der zündunwillige Kraftstoff gezündet werden.In order to ignite the unignitable fuel, which is introduced via the first injection device 9 into the combustion chamber 4 of the cylinder 1, for combustion, an ignitable fuel is also preferably introduced directly into the combustion chamber 4 of the cylinder 1 via a second injection device 10. The unignitable fuel can be ignited via the ignitable fuel.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zündunwillige Kraftstoff einerseits über eine Haupteinspritzung zeitgleich zu einer Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs und/oder zeitlich nach der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingebracht wird, und dass der zündunwillige Kraftstoff andererseits zusätzlich über mindestens eine Zusatzeinspritzung auch zeitlich vor der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingebracht wird.Within the meaning of the present invention, it is provided that the unignitable fuel is introduced into combustion chamber 4 of cylinder 1 via a main injection at the same time as an injection of the ignitable fuel and/or after the injection of the ignitable fuel, and that the unignitable fuel is introduced on the other hand is additionally introduced via at least one additional injection before the injection of the ignitable fuel into the combustion chamber 4 of the cylinder 1.

Bei der Einbringung des zündunwilligen Kraftstoffs kann die Verdampfungsenthalpie des über die Zusatzeinspritzung in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingebrachten, zündunwilligen Kraftstoffs genutzt werden, das Temperaturniveau im Zylinder 1 zu senken, und so den Kraftstoff unter Verringerung von NOx-Emissionen effizient zu verbrennen.When introducing the non-igniting fuel, the vaporization enthalpy of the non-igniting fuel introduced via the additional injection into the combustion chamber 4 of the cylinder 1 can be used to lower the temperature level in the cylinder 1 and thus burn the fuel efficiently while reducing NOx emissions.

Der zündunwillige Kraftstoff wird demnach über die Haupteinspritzung, die zeitlich parallel und/oder zeitlich nach der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs erfolgt, und die mindestens eine Zusatzeinspritzung, die zeitlich vor der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs erfolgt, in die Brennkammer 4 des jeweiligen Zylinders 1 eingebracht, nämlich eingespritzt, wobei die Haupteinspritzung und die mindestens eine Zusatzeinspritzung in Summe 100% der je Arbeitsspiel in den jeweiligen Zylinder eingebrachten Menge an zündunwilligem Kraftstoff bestimmen. Zwischen 10% und 80%, vorzugsweise zwischen 30% und 50%, dieser Gesamtmenge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel in den Brennkammer 4 des jeweiligen Zylinders 1 eingebracht wird, wird über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder 1 eingebracht.The non-ignitable fuel is therefore introduced into the combustion chamber 4 of the respective cylinder 1 via the main injection, which takes place at the same time and/or after the injection of the ignitable fuel, and the at least one additional injection, which takes place before the injection of the ignitable fuel. namely injected, with the main injection and the at least one additional injection determining a total of 100% of the quantity of unignitable fuel introduced into the respective cylinder per working cycle. Between 10% and 80%, preferably between 30% and 50%, of this total amount of unignitable fuel that is introduced into the combustion chamber 4 of the respective cylinder 1 per working cycle is introduced into the respective cylinder 1 via the at least one additional injection.

Dabei ist vorgesehen, dass die Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in die Brennkammer 4 des jeweiligen Zylinders 1 eingebracht wird, von der Last des Motors abhängig ist. Mit zunehmender Last des Motors nimmt die Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs ab. Je geringer die Last ist, desto mehr kann zündunwilliger Kraftstoff über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den Zylinder 1 eingebracht werden. Dies ist bevorzugt, um die Klopfneigung des Motors zu reduzieren und gleichzeitig Emissionen gering zu halten.In this case, it is provided that the quantity of fuel that is not willing to ignite, which is introduced into the combustion chamber 4 of the respective cylinder 1 via the at least one additional injection, is dependent on the load of the engine. As the load on the engine increases, the quantity of fuel that is not willing to ignite and is introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection decreases. The lower the load, the more non-ignitable fuel can be introduced into cylinder 1 via the at least one additional injection. This is preferred to reduce the engine's tendency to knock while keeping emissions low.

Die Anzahl der Zusatzeinspritzungen je Arbeitsspiel beträgt insbesondere zwischen 1 und 5 und ist vorzugsweise von der Menge an zündunwilligem Kraftstoff abhängig, die je Arbeitsspiel über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird. Insbesondere ist diese Abhängigkeit derart ausgeprägt, dass mit zunehmender Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder 1 eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs die Anzahl der Zusatzeinspritzungen zunimmt.The number of additional injections per working cycle is in particular between 1 and 5 and is preferably dependent on the quantity of unignitable fuel that is introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection per working cycle. In particular, this dependency is so pronounced that the number of additional injections increases with an increasing quantity of the fuel that is not willing to ignite and is introduced into the respective cylinder 1 via the at least one additional injection.

Soll zum Beispiel im Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors eine geringe Menge an zündunwilligem Kraftstoff über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den Zylinder 1 eingebracht werden, so ist die Anzahl der Zusatzeinspritzungen typischerweise gering. Soll hingegen in einem Teillastbetrieb viel zündunwilliger Kraftstoff über die mindestens eine Zusatzeinspritzung in den jeweiligen Zylinder 1 eingebracht werden, so ist die Anzahl der Zusatzeinspritzungen vorzugsweise hoch.If, for example, when the internal combustion engine is operating under full load, a small quantity of fuel that is unwilling to ignite is to be introduced into cylinder 1 via the at least one additional injection, the number of additional injections is typically small. If, on the other hand, in part-load operation, a lot of fuel that is not willing to ignite is to be introduced into the respective cylinder 1 via the at least one additional injection, then the number of additional injections is preferably high.

Bei dem in 1 schematisch gezeigten Zylinder 1 handelt es sich um einen Zylinder eines Viertakt-Motors. 2 visualisiert ein Arbeitsspiel 11 eines Zylinders 1 eines Viertakt-Motors, wobei das Arbeitsspiel 11 einen Ansaugtakt 12 für Verbrennungsluft 6, einen Verdichtungstakt 13, einen Arbeitstakt 14 und einen Ausstoßtakt 15 für Abgas 8 umfasst. Diese vier Takte, 12, 13, 14 und 15 des Arbeitsspiels 11 eines Zylinders 1 eines Viertakt-Motors sind dem hier angesprochenen Fachmann grundsätzlich bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.At the in 1 Cylinder 1 shown schematically is a cylinder of a four-stroke engine. 2 visualizes a working cycle 11 of a cylinder 1 of a four-stroke engine, the working cycle 11 comprising an intake stroke 12 for combustion air 6 , a compression stroke 13 , a working stroke 14 and an exhaust stroke 15 for exhaust gas 8 . These four strokes, 12, 13, 14 and 15 of the working cycle 11 of a cylinder 1 of a four-stroke engine are known in principle to the person skilled in the art addressed here and therefore do not require any further explanation.

In 2 ist ferner eine Haupteinspritzung 16 für den zündunwilligen Kraftstoff in den Zylinder 1 gezeigt, ebenso wie eine Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs, welcher der Zündung des zündunwilligen Kraftstoffs dient.In 2 also shows a main injection 16 for the unignitable fuel in the cylinder 1, as well as an injection 17 of the ignitable fuel, which is used to ignite the unignitable fuel.

Die Haupteinspritzung 16 des zündunwilligen Kraftstoffs erfolgt in 2 einerseits zeitgleich zu der Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs und andererseits auch zeitlich nach der Einspritzung des zündwilligen Kraftstoffs in den Zylinder 1.The main injection 16 of the unignitable fuel takes place in 2 on the one hand at the same time as the injection 17 of the ignitable fuel and on the other hand also after the injection of the ignitable fuel into cylinder 1.

Dabei erfolgt die Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs exemplarisch im Verdichtungstakt 13 am Ende desselben, die Haupteinspritzung 16 erfolgt sowohl im Verdichtungstakt 13 als auch im Arbeitstakt 14. Typischerweise erfolgt die Haupteinspritzung 16 in einem Kurbelwellenwinkelbereich zwischen 25° Kurbelwellenwinkel vor Zünd-OT und 35° Kurbelwellenwinkel nach Zünd-OT.The injection 17 of the ignitable fuel takes place, for example, in the compression stroke 13 at the end of the same, the main injection 16 takes place both in the compression stroke 13 and in the power stroke 14. Typically, the main injection 16 takes place in a crankshaft angle range between 25° crankshaft angle before ignition TDC and 35° crankshaft angle after ignition TDC.

In 2 wird der zündunwillige Kraftstoff zusätzlich zur Haupteinspritzung 16 über eine einzige Zusatzeinspritzung 18 zeitlich vor der Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer 4 des Zylinders 1 eingebracht. Dies erfolgt in 2 während des Ansaugtakts 12 des Arbeitsspiels 11. Die Ausprägung der Erfindung gemäß 2 wird insbesondere dann genutzt, wenn der Motor im Volllastbetrieb oder nahe des Volllastbetriebs bei einer hohen Last des Motors betrieben wird.In 2 the unignitable fuel is introduced into the combustion chamber 4 of the cylinder 1 in addition to the main injection 16 via a single additional injection 18 before the injection 17 of the ignitable fuel. This is done in 2 during the intake stroke 12 of the work cycle 11. According to the embodiment of the invention 2 is used especially when the engine is operated at or near full load with a high load on the engine.

3 zeigt ein Abwandlung der Erfindung, die insbesondere dann zum Einsatz kommt, wenn der Motor in Teillast betrieben wird, wobei in 3 für das Arbeitsspiel 11 des jeweiligen Zylinders 1 wiederum der Ansaugtakt 12, der Verdichtungstakt 13, der Arbeitstakt 14 und der Ausstoßtakt 15 des Arbeitsspiels 11 gezeigt sind. 3 shows a modification of the invention, which is used in particular when the engine is operated at part load, with FIG 3 for the working cycle 11 of the respective cylinder 1, in turn, the intake stroke 12, the compression stroke 13, the working stroke 14 and the exhaust stroke 15 of the working cycle 11 are shown.

In 3 erfolgt die Haupteinspritzung 16 des zündunwilligen Kraftstoffs ausschließlich im Arbeitstakt 14 zeitlich nach der Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs, die während des Verdichtungstakts 13 erfolgt. In 3 erfolgt zusätzlich zur Haupteinspritzung 16 die Einbringung des zündunwilligen Kraftstoffs über mehrere, in 3 über vier, nacheinander folgende Zusatzeinspritzungen 18, wobei die Zusatzeinspritzungen 18 sich über den Ansaugtakt 12 und den Verdichtungstakt 13 verteilen. Eine erste der Zusatzeinspritzungen 18 kann mit Beginn des Ansaugtakts 12 beginnen. Die letzte der Zusatzeinspritzungen 18 endet längstens bzw. spätestens 50° Kurbelwellenwinkel vor Zünd-OT.In 3 the main injection 16 of the unignitable fuel takes place exclusively in the working stroke 14 after the injection 17 of the ignitable fuel, which takes place during the compression stroke 13 . In 3 takes place in addition to the main injection 16, the introduction of the unignitable fuel over several, in 3 via four successive additional injections 18, the additional injections 18 being distributed over the intake stroke 12 and the compression stroke 13. A first of the additional injections 18 can begin at the beginning of the intake stroke 12 . The last of the additional injections 18 ends at the longest or at the latest 50° crankshaft angle before ignition TDC.

Beim zündunwilligen Kraftstoff handelt es sich um einen Otto-Kraftstoff und beim zündwilligen Kraftstoff um einen Diesel-Kraftstoff.The non-ignitable fuel is an Otto fuel and the ignitable fuel is a diesel fuel.

Als zündunwilliger Kraftstoff kommt vorzugsweise ein Alkohol-Kraftstoff zum Einsatz, bevorzugt ein mit Wasser gemischter Methanol-Kraftstoff oder ein mit Wasser gemischter Ethanol-Kraftstoff.An alcohol fuel is preferably used as the non-ignitable fuel, preferably a methanol fuel mixed with water or an ethanol fuel mixed with water.

Ein solcher mit Wasser gemischter Alkohol-Kraftstoff verfügt über eine besonders bevorzugte Verdampfungsenthalpie, die zur Reduzierung der Temperatur im jeweiligen Zylinder 1 genutzt werden kann, um so den Kraftstoff effizienter mit geringeren Emissionen, insbesondere mit geringeren NOx-Emissionen, zu verbrennen. Der Wirkungsgrad des Motors kann besonders vorteilhaft gesteigert werden, Emissionen können besonders vorteilhaft reduziert werden.Such an alcohol fuel mixed with water has a particularly preferred enthalpy of vaporization, which can be used to reduce the temperature in the respective cylinder 1 in order to burn the fuel more efficiently with lower emissions, in particular with lower NOx emissions. The efficiency of the engine can be increased in a particularly advantageous manner, and emissions can be reduced in a particularly advantageous manner.

Mit der Erfindung kann demnach das Temperaturniveau in dem jeweiligen Zylinder 1 gesenkt werden. Ein Teil des Kraftstoffs wird homogen und ein anderer Teil des Kraftstoffs diffusiv verbrannt. NOx-Emissionen können durch die Erfindung vorteilhaft reduziert werden. Durch eine Verringerung des diffusiven Verbrennungsanteils zugunsten eines höheren Anteils an homogener Verbrennung werden Emissionen reduziert. Durch die Gleichzeitigkeit von diffusiver Verbrennung und homogener Verbrennung erfolgt die Verbrennung schneller mit höherem Wirkungsgrad.The temperature level in the respective cylinder 1 can therefore be reduced with the invention. Part of the fuel is burned homogeneously and another part of the fuel is burned diffusively. NOx emissions can be advantageously reduced by the invention. Emissions are reduced by reducing the proportion of diffusive combustion in favor of a higher proportion of homogeneous combustion. Due to the simultaneity of diffusive combustion and homogeneous combustion, the combustion takes place faster and with higher efficiency.

In 1, 2 und 3 wurde die Erfindung für einen Viertakt-Motor beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Viertakt-Motoren beschränkt. Die Erfindung kann auch bei einem Zweitakt-Motor zum Einsatz kommen, dessen Arbeitsspiel einen Ansaug- und Verdichtungstakt sowie einen Arbeits- und Ausstoßtakt umfasst. Hierbei wird die mindestens eine Zusatzeinspritzung im Ansaug- und Verdichtungstakt frühestens mit Schließen von Auslassventilen des jeweiligen Zylinders begonnen, die mindestens eine Zusatzeinspritzung von zündunwilligem Kraftstoff endet jedoch vor dem Einbringen des zündwilligen Kraftstoffs in den jeweiligen Zylinder.In 1 , 2 and 3 the invention was described for a four-stroke engine. However, the invention is not limited to four-stroke engines. The invention can also be used in a two-stroke engine whose working cycle includes an intake and compression stroke and a working and exhaust stroke. Here, the at least one additional injection in the intake and compression strokes begins at the earliest when the exhaust valves of the respective cylinder are closed, but the at least one additional injection of fuel that is not willing to ignite ends before the fuel that is willing to ignite is introduced into the respective cylinder.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben des Motors, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren steuerungsseitig auszuführen.The invention also relates to a control device for operating the motor, the control device being set up to carry out the method described above on the control side.

Hierzu umfasst die Steuerungseinrichtung hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel, wobei zu den hardwareseitigen Mitteln insbesondere Datenschnittstellen gehören, über welche die Steuerungseinrichtung die erste Einspritzeinrichtung 9 für den zündunwilligen Kraftstoff und die zweite Einspritzeinrichtung 10 für den zündwilligen Kraftstoff ansteuern kann, und zwar derart, dass je Arbeitsspiel 11 des jeweiligen Zylinders 1 der zündunwillige Kraftstoff über den zündwilligen Kraftstoff gezündet wird. Dabei steuert die Steuerungseinrichtung die beiden Einspritzeinrichtungen 9, 10 im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens derart an, dass über mindestens eine Zusatzeinspritzung 18 für den zündunwilligen Kraftstoff derselbe auch zeitlich vor der Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer 4 des jeweiligen Zylinders 1 eingebracht wird, also zusätzlich zu der Haupteinspritzung 16 des zündunwilligen Kraftstoffs, die zeitgleich zu der Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs und/oder nach der Einspritzung 17 des zündwilligen Kraftstoffs erfolgt.For this purpose, the control device comprises hardware-side means and software-side means, whereby the hardware-side means include, in particular, data interfaces via which the control device can control the first injection device 9 for the unignitable fuel and the second injection device 10 for the ignitable fuel, in such a way that per work cycle 11 of the respective cylinder 1, the unignitable fuel is ignited via the ignitable fuel. The control device controls the two injection devices 9, 10 in the sense of the method according to the invention in such a way that at least one additional injection 18 for the unignitable fuel is also introduced into the combustion chamber 4 of the respective cylinder 1 before the injection 17 of the ignitable fuel, i.e in addition to the main injection 16 of the unignitable fuel, which takes place at the same time as the injection 17 of the ignitable fuel and/or after the injection 17 of the ignitable fuel.

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines als Gasmotor oder Dual-Fuel-Motor ausgebildeten Motors, mit mindestens einem Zylinder (1), wobei in einer Brennkammer (4) des mindestens einen Zylinders (1) ein zündunwilliger Kraftstoff verbrannt und hierzu mit Hilfe eines zündwilligen Kraftstoffs gezündet wird, wobei der zündunwillige Kraftstoff über eine Haupteinspritzung (16) zeitgleich zu einer Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs und/oder zeitlich nach der Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) eingebracht wird und der zündunwillige Kraftstoff über mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) auch zeitlich vor der Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) je Arbeitsspiel (11) von der Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel (11) über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird, derart abhängig ist, dass mit zunehmender Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs die Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) zunimmt und bei einem Viertaktmotor, dessen Arbeitsspiel (11) einen Ansaugtakt (12), einen Verdichtungstakt (13), einen Arbeitstakt (14) und einen Ausstoßtakt (15) umfasst, die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) im Ansaugtakt (12) und gegebenenfalls im Verdichtungstakt (13) bis längstens oder längstens 50° vor Zünd-OT erfolgt. A method for operating an engine designed as a gas engine or dual-fuel engine, having at least one cylinder (1), in which a non-ignitable fuel is burned in a combustion chamber (4) of the at least one cylinder (1) and for this purpose is ignited with the aid of an ignitable fuel , wherein the non-ignitable fuel is introduced into the combustion chamber (4) of the respective cylinder (1) via a main injection (16) at the same time as an injection (17) of the ignitable fuel and/or after the injection (17) of the ignitable fuel and the unignitable fuel is introduced via at least one additional injection (18) before the injection (17) of the ignitable fuel into the combustion chamber (4) of the respective cylinder (1), characterized in that a number of additional injections (18) per working cycle (11th ) of the amount of unignitable fuel per working cycle (11) via the at least one additional injection (18) is introduced into the respective cylinder is dependent in such a way that the number of additional injections (18) increases with an increasing quantity of the non-ignitable fuel introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection (18) and in a four-stroke engine whose working cycle (11) is one intake stroke (12), a compression stroke (13), a power stroke (14) and an exhaust stroke (15), which includes at least one additional injection (18) in the intake stroke (12) and optionally in the compression stroke (13) up to a maximum of 50° before Ignition TDC occurs. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupteinspritzung (16) und die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in Summe 100% der je Arbeitsspiel (11) in den jeweiligen Zylinder (1) eingebrachten Menge an zündunwilligem Kraftstoff bestimmen, wobei hiervon zwischen 10% und 80%, vorzugsweise zwischen 30% und 50%, über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder (1) eingebracht wird.procedure after claim 1 , characterized in that the main injection (16) and the at least one additional injection (18) determine a total of 100% of the quantity of unignitable fuel introduced into the respective cylinder (1) per working cycle (11), of which between 10% and 80% , preferably between 30% and 50%, via which at least one additional injection (18) is introduced into the respective cylinder (1). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel (11) über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird, derart von der Last des Motors abhängig ist, dass mit zunehmender Last des Motors die Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs abnimmt.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the amount of fuel that is not willing to ignite, which is introduced into the respective cylinder via the at least one additional injection (18) per working cycle (11), is dependent on the load of the engine in such a way that as the load on the engine increases, the amount of via the at least one additional injection (18) introduced into the respective cylinder unwilling to ignite. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) je Arbeitsspiel (11) zwischen 1 und 5 beträgt.Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the number of additional injections (18) per working cycle (11) is between 1 and 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Zweitaktmotor, dessen Arbeitsspiel einen Ansaug- und Verdichtungstakt und einen Arbeits- und Ausstoßtakt umfasst, die mindestens eine Zusatzeinspritzung im Ansaug- und Verdichtungstakt frühestens mit Schließen von Auslassventilen des jeweilige Zylinders beginnt.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that in a two-stroke engine whose working cycle includes an intake and compression stroke and a work and exhaust stroke, the at least one additional injection in the intake and compression stroke begins at the earliest with the closing of the exhaust valves of the respective cylinder. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zündunwillige Kraftstoff ein Ottokraftstoff ist.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the unignitable fuel is a petrol. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als zündunwilliger Kraftstoff ein Alkoholkraftstoff, insbesondere ein mit Wasser gemischter Methanol-Kraftstoff oder Ethanol-Kraftstoff, verbrannt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that an alcohol fuel, in particular a methanol fuel or ethanol fuel mixed with water, is burned as the unignitable fuel. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zündwillige Kraftstoff ein Dieselkraftstoff ist. Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the ignitable fuel is a diesel fuel. Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Gasmotors oder eines Dual-Fuel-Motors, mit mindestens einem Zylinder (1), wobei die Steuerungseinrichtung eine erste Einspritzeinrichtung (9) für zündunwilligen Kraftstoff und eine zweite Einspritzeinrichtung (10) für zündwilligen Kraftstoff derart ansteuert, dass je Arbeitsspiel (11) des jeweiligen Zylinders ein zündunwilliger Kraftstoff und ein zündwilligen Kraftstoff in eine Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) einbringbar ist, die Steuerungseinrichtung die erste Einspritzeinrichtung (9) und die zweite Einspritzeinrichtung (10) zur Bereitstellung einer Haupteinspritzung (16) für den zündunwilligen Kraftstoff zeitgleich zu einer Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs und/oder zeitlich nach der Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) ansteuert und die Steuerungseinrichtung die erste Einspritzeinrichtung (9) ferner zur Bereitstellung mindestens einer Zusatzeinspritzung (18) für den zündunwilligen Kraftstoff zeitlich vor der Einspritzung (17) des zündwilligen Kraftstoffs in die Brennkammer (4) des jeweiligen Zylinders (1) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) je Arbeitsspiel (11) von der Menge an zündunwilligem Kraftstoff, die je Arbeitsspiel (11) über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebracht wird, derart abhängig ist, dass mit zunehmender Menge des über die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) in den jeweiligen Zylinder eingebrachten zündunwilligen Kraftstoffs die Anzahl der Zusatzeinspritzungen (18) zunimmt und bei einem Viertaktmotor, dessen Arbeitsspiel (11) einen Ansaugtakt (12), einen Verdichtungstakt (13), einen Arbeitstakt (14) und einen Ausstoßtakt (15) umfasst, die mindestens eine Zusatzeinspritzung (18) im Ansaugtakt (12) und gegebenenfalls im Verdichtungstakt (13) bis längstens oder längstens 50° vor Zünd-OT erfolgt.Control device for operating a gas engine or a dual-fuel engine, with at least one cylinder (1), wherein the control device controls a first injection device (9) for unignitable fuel and a second injection device (10) for ignitable fuel in such a way that per work cycle ( 11) of the respective cylinder, an unignitable fuel and an ignitable fuel can be introduced into a combustion chamber (4) of the respective cylinder (1), the control device uses the first injection device (9) and the second injection device (10) to provide a main injection (16) for the unignitable fuel at the same time as an injection (17) of the ignitable fuel and/or after the injection (17) of the ignitable fuel controls the combustion chamber (4) of the respective cylinder (1) and the control device also uses the first injection device (9) to provide at least one additional injection (18) for the unignitable fuel before the injection (17) of the ignitable fuel into the combustion chamber (4) of the respective cylinder (1), characterized in that a number of additional injections (18) per working cycle (11) depends on the quantity of unignitable fuel that is introduced into the respective cylinder per working cycle (11) via the at least one additional injection (18). is so dependent that with increasing amount of the min at least one additional injection (18) of non-ignitable fuel introduced into the respective cylinder, the number of additional injections (18) increases and in a four-stroke engine whose work cycle (11) includes an intake stroke (12), a compression stroke (13), a power stroke (14) and a The exhaust stroke (15) comprises at least one additional injection (18) in the intake stroke (12) and optionally in the compression stroke (13) up to a maximum of 50° before ignition TDC. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 steuerungsseitig auszuführen.control device claim 9 , characterized in that the same is set up, the method according to any one of Claims 1 until 8th to be carried out on the control side.
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