DE102021200464B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), die wenigstens einen Brennraum (3) sowie einen dem Brennraum (3) zugeordneten Injektor (5) zum Einbringen eines ersten, gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum (3) aufweist, wobei für einen Betrieb des Injektors (5) ein zweiter, flüssiger Brennstoff verwendet wird, wobei in einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine (1) der Injektor (5) in zumindest einem Arbeitsspiel unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor (5) in den Brennraum (3) eingebrachten Brennstoffs angesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist, um mit einem solchen Verfahren betrieben zu werden.
  • Eine mit einem derartigen Verfahren betriebene Brennkraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum sowie einen dem Brennraum zugeordneten Injektor auf, der eingerichtet ist, um einen ersten, gasförmigen Brennstoff in den Brennraum einzubringen. Für den Betrieb des Injektors wird ein zweiter, flüssiger Brennstoff verwendet, beispielsweise als Steueröl zum Ansteuern des Injektors oder als Sperröl zum Abdichten des Injektors. Ist der Injektor als Zweistoff-Injektor ausgebildet und eingerichtet, um neben dem ersten, gasförmigen Brennstoff einen Pilotbrennstoff zum Entflammen des ersten, gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum einzubringen, wird der zweite, flüssige Brennstoff - zusätzlich oder alternativ zu seiner Verwendung als Steuer- und/oder Sperröl - als Pilotbrennstoff verwendet.
  • Dabei besteht das Problem, dass es aufgrund verschiedener Fehlerszenarien zu einem erhöhten Massenanteil des zweiten, flüssigen Brennstoffs im Brennraum kommen kann, beispielsweise durch unerwünschte Steuer- und/oder Sperröl-Leckagen oder durch bauartbedingte oder verschleißbedingte Beeinträchtigungen der Funktion des Injektors. Der zweite, flüssige Brennstoff hat im Vergleich zu dem ersten, gasförmigen Brennstoff typischerweise einen höheren Heizwert. Durch den unerwünscht erhöhten Energieeintrag sind dann mechanische Schäden an der Brennkraftmaschine zu erwarten. Eine erhöhte Gefahr für einen solchen unerwünschten Eintritt einer erhöhten Menge des zweiten, flüssigen Brennstoffs in den Brennraum besteht insbesondere bei der Inbetriebnahme des Injektors nach einem Stillstand der Brennkraftmaschine.
  • Aus DE 10 2018 208 865 A1 geht ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die wenigstens einen Brennraum sowie einen dem Brennraum zugeordneten Injektor zum Einbringen eines ersten, gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum aufweist, hervor. Für den Betrieb des Injektors wird ein zweiter, flüssiger Brennstoff verwendet. Während einer Einspritzunterbrechung, beispielsweise im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine, wird flüssiger Brennstoff, der im Wege der Leckage in einen Gasraum des Injektors gelangt ist, durch einmaliges oder mehrfaches impulsartiges Öffnen ausgetrieben. Aus DE 10 2018 203 542 A1 geht ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage bei einem Injektor für flüssigen Brennstoff hervor.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welcher die genannten Nachteile zumindest in verminderter Form auftreten oder vermieden werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
  • Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem in einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine der Injektor in zumindest einem Arbeitsspiel unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor in den Brennraum eingebrachten Brennstoffs angesteuert wird. In vorteilhafter Weise wird so zunächst insbesondere während eines Stillstands der Brennkraftmaschine in dem Injektor angesammelter zweiter, flüssiger Brennstoff in den Brennraum ausgetrieben, ohne dass dieser verbrannt wird, oder zumindest ohne dass dieser vollständig verbrannt wird. Auf diese Weise werden insbesondere in dem Startbetrieb der Brennkraftmaschine unzulässig hohe Verbrennungsenddrücke vermieden, sodass auch die Gefahr einer Bauteilbeschädigung verringert, vorzugsweise verhindert wird. Durch die erfindungsgemäße Ansteuerung des Injektors wird dieser insbesondere quasi freigespritzt. Dies bedeutet insbesondere, dass unerwünschte Leckagemengen des zweiten, flüssigen Brennstoffs beseitigt werden, bevor die Brennkraftmaschine in Betrieb genommen und/oder eine reguläre Verbrennung in dem Brennraum begonnen wird.
  • Unter einem Brennstoff wird hier ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch verstanden. Ein brennbares Stoffgemisch umfasst wenigstens einen brennbaren Stoff.
  • Ein gasförmiger Brennstoff ist insbesondere ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch, das unter Normalbedingungen, das heißt insbesondere bei 25 °C und 1013 mbar, gasförmig ist. Der erste, gasförmige Brennstoff weist vorzugsweise wenigstens einen Stoff auf oder besteht aus einem Stoff, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Methan, Propan und Wasserstoff. In bevorzugter Ausgestaltung ist der erste, gasförmige Brennstoff Erdgas, insbesondere verflüssigtes Erdgas (Liquefied Natural Gas - LNG) oder komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas - CNG), Biogas, Klärgas, Deponiegas, ein Prozessgas der Chemischen Industrie, ein Prozess- oder Abgas der Stahl-, Montan- oder Hüttenindustrie, ein Rohstoffbegleitgas, ein Fackelgas, ein Schwachgas oder ein Sondergas.
  • Unter einem flüssigen Brennstoff wird insbesondere ein brennbarer Stoff oder ein brennbares Stoffgemisch verstanden, welcher/welches unter Normalbedingungen, insbesondere bei 25 °C und 1013 mbar, flüssig ist. Der zweite, flüssige Brennstoff ist bevorzugt ein Zündöl, insbesondere Diesel oder Dimethylether. Insbesondere Diesel kann ohne weiteres als Steuer- und/oder Sperröl für den Injektor verwendet werden.
  • Der erste, gasförmige Brennstoff wird vorzugsweise als Hauptbrennstoff für den Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Hauptanteil der insgesamt pro Arbeitsspiel in den Brennraum eingebrachten chemischen Energie über den ersten, gasförmigen Brennstoff eingebracht wird, vorzugsweise mehr als 80 %, vorzugsweise mehr als 90 %, vorzugsweise mehr als 95 %, vorzugsweise mehr als 97 % der in den Brennraum pro Arbeitsspiel eingebrachten chemischen Energie. Es ist auch bevorzugt möglich, dass 100 % der pro Arbeitsspiel in den Brennraum eingebrachten chemischen Energie in Form des ersten, gasförmigen Brennstoffs über den Injektor eingebracht werden. In diesem Fall wird der zweite, flüssige Brennstoff bevorzugt nur als Steuer- und/oder Sperröl für den Betrieb des Injektors verwendet.
  • Es ist bevorzugt möglich, dass der zweite, flüssige Brennstoff - insbesondere ausschließlich - als Steueröl zur Ansteuerung des Injektors verwendet wird.
  • Alternativ oder zusätzlich wird der zweite, flüssige Brennstoff - insbesondere ausschließlich - als Sperröl für den Injektor verwendet.
  • Alternativ oder zusätzlich wird der zweite, flüssige Brennstoff - insbesondere ausschließlich - als Pilotbrennstoff in den Brennraum eingebracht. Dabei ist es bevorzugt möglich, dass der zweite, flüssige Brennstoff über einen separaten, zweiten Injektor in den Brennraum eingebracht wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird aber der zweite, flüssige Brennstoff als Pilotbrennstoff über denselben Injektor wie der erste, gasförmige Brennstoff in den Brennraum eingebracht. Der Injektor ist in diesem Fall bevorzugt als Zweistoff-Injektor ausgebildet.
  • Der Injektor weist vorzugsweise zumindest bereichsweise voneinander strömungstechnisch getrennte Brennstoffkreisläufe auf, insbesondere einen Steuerölkreislauf und einen Sperrölkreislauf, die unter verschiedene Brennstoffdrücke gesetzt werden können, wobei der Druckaufbau in den einzelnen Brennstoffkreisläufen separat und insbesondere zeitlich nacheinander erfolgen kann. Insbesondere ist ein Brennstoffpfad für den ersten, gasförmigen Brennstoff bevorzugt innerhalb des Injektors von dem Steuerölkreislauf und/oder dem Sperrölkreislauf strömungstechnisch getrennt, und der Brennstoffdruck für den ersten, gasförmigen Brennstoff kann zeitlich und bezüglich des zu erreichenden Druckwerts unabhängig von dem Steueröldruck und/oder dem Sperröldruck aufgebaut werden.
  • Dass der Injektor angesteuert wird, bedeutet insbesondere, dass der Injektor zum Einbringen von Brennstoff, insbesondere zum Einbringen des ersten, gasförmigen Brennstoffs, angesteuert, insbesondere aufgesteuert wird. Auf diese Weise kann zugleich mit dem ersten, gasförmigen Brennstoff auch in unerwünschter Weise vorliegender zweiter, flüssiger Brennstoff in den Brennraum ausgetrieben werden. Bevorzugt ist es möglich, dass zusätzlich der als Zweistoff-Injektor ausgebildete Injektor auch zur Einbringung des zweiten, flüssigen Brennstoffs als Pilotbrennstoff in den Brennraum angesteuert wird.
  • Dass der Injektor unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor in den Brennraum eingebrachten Brennstoffs angesteuert wird, bedeutet insbesondere, dass die Ansteuerung so erfolgt, dass keine Verbrennung in dem Brennraum stattfindet, oder dass die Ansteuerung so erfolgt, dass der in den Brennraum eingebrachte Brennstoff nur teilweise verbrannt wird. Jedenfalls erfolgt die Ansteuerung so, dass der in den Brennraum eingebrachte Brennstoff nicht vollständig verbrannt wird.
  • In dem Startbetrieb wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise durch einen Starter, insbesondere einen elektrischen Startermotor, geschleppt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine druckgasgetrieben, beispielsweise druckluftgetrieben, oder in anderer Weise unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum angetrieben wird. Insbesondere wird in dem Startbetrieb die für ein Drehen der Brennkraftmaschine notwendige Leistung nicht oder zumindest nicht im Wesentlichen durch eine Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum erbracht.
  • Das zumindest eine Arbeitsspiel, in dem der Injektor in dem Startbetrieb angesteuert wird, ist vorzugsweise ein erstes Arbeitsspiel, in dem der Injektor bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine überhaupt angesteuert wird. Der Injektor wird somit vorteilhaft gleich bei seiner ersten Ansteuerung freigespritzt.
  • Nach Beendigung des Startbetriebs der Brennkraftmaschine wird der Injektor vorzugsweise in einem Normalmodus für einen regulären Betrieb der Brennkraftmaschine angesteuert.
  • Vorzugsweise wird der Startbetrieb nach mindestens 2 bis höchstens 20 Arbeitsspielen beendet. Insbesondere wird der Injektor nach mindestens 2 bis höchstens 20 Arbeitsspielen nicht mehr in dem Startbetrieb, sondern vielmehr in dem Normalmodus für den regulären Betrieb der Brennkraftmaschine angesteuert.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor in dem Startbetrieb in dem zumindest einen Arbeitsspiel zu einem Ansteuerzeitpunkt innerhalb des Arbeitsspiels angesteuert wird, zu dem keine Zündbedingungen für den zweiten, flüssigen Brennstoff in dem Brennraum vorliegen. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Verbrennung des in den Brennraum eingebrachten Brennstoffs vollständig verhindert, insbesondere da auch der erste, gasförmige Brennstoff typischerweise nicht entflammt werden kann, wenn keine Zündbedingungen für den zweiten, flüssigen Brennstoff vorliegen.
  • Alternativ wird der Injektor in dem Startbetrieb in dem zumindest einen Arbeitsspiel bevorzugt zu einem Ansteuerzeitpunkt innerhalb des Arbeitsspiels angesteuert, zudem gewährleistet ist, dass der über den Injektor eingebrachte Brennstoff höchstens teilweise umgesetzt wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft gewährleistet, dass der in den Brennraum eingebrachte Brennstoff nur teilweise, keinesfalls aber vollständig verbrennt. Dass der Brennstoff höchstens teilweise umgesetzt wird, bedeutet insbesondere, dass der eingebrachte Brennstoff nicht vollständig umgesetzt wird. Dass der Brennstoff umgesetzt wird, bedeutet insbesondere, dass der Brennstoff verbrannt wird.
  • Unter einem Ansteuerzeitpunkt wird hier insbesondere ein relativer Zeitpunkt innerhalb des Arbeitsspiels verstanden. Dieser kann - dann abhängig von einer momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine - als Zeit nach einem festgelegten Referenzzeitpunkt innerhalb des Arbeitsspiels oder einem festgelegten Referenzereignis innerhalb des Arbeitsspiels, angegeben werden. Bevorzugt wird der Ansteuerzeitpunkt als Kurbelwellenwinkel, in °KW, angegeben. Ist die Brennkraftmaschine als Zweitaktmotor ausgebildet, erstreckt sich dabei ein Arbeitsspiel in üblicher Weise von 0 °KW bis 360 °KW; ist die Brennkraftmaschine als Viertaktmotor ausgebildet, erstreckt sich ein Arbeitsspiel in üblicher Weise von 0 °KW bis 720 °KW, umfasst also zwei volle Umdrehungen der Kurbelwelle. Der Ansteuerzeitpunkt ist in bevorzugter Weise ein Einspritzzeitpunkt oder Eindüszeitpunkt, insbesondere ein Zeitpunkt, der in üblicher Weise auch als „Begin of Injection“ (BOI) oder Spritzbeginn bezeichnet wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor in dem Startbetrieb in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor in den Brennraum eingebrachten Brennstoffs angesteuert wird. Insbesondere wird der Injektor in dem Startbetrieb bevorzugt in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen zu einem Ansteuerzeitpunkt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels angesteuert, zudem keine Zündbedingungen für den zweiten Brennstoff in dem Brennraum vorliegen, oder zudem gewährleistet ist, dass der über den Injektor eingebrachte Brennstoff höchstens teilweise umgesetzt wird. Wird der Injektor in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen derart angesteuert, wird er vorteilhaft besonders effizient freigespritzt, sodass mit hoher Sicherheit eine übermäßige Belastung der Brennkraftmaschine durch unzulässig hohe Verbrennungsenddrücke vermieden wird.
  • Bei der Mehrzahl von Arbeitsspielen handelt es sich besonders bevorzugt um unmittelbar aufeinanderfolgende Arbeitsspiele. Insbesondere sind diese Arbeitsspiele bevorzugt die ersten Arbeitsspiele, in denen der Injektor nach einer Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine überhaupt angesteuert wird.
  • Vorzugsweise wird der Injektor in dem Startbetrieb in mindestens 2 bis höchstens 20 Arbeitsspielen unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor in den Brennraum eingebrachten Brennstoffs angesteuert. Insbesondere wird der Startbetrieb bevorzugt für mindestens 2 bis höchstens 20 Arbeitsspiele beibehalten.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Injektor in wenigstens einem Arbeitsspiel in dem Startbetrieb mehrfach angesteuert wird. Insbesondere kann der Injektor in einem einzelnen Arbeitsspiel getaktet angesteuert werden. Auch auf diese Weise kann der Injektor sehr effizient freigespritzt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor in dem Startbetrieb während einer Ventilüberschneidungsphase angesteuert wird. Dies hat den Vorteil, dass zum einen während der Ventilüberschneidungsphase mit Sicherheit keine Zündbedingungen für den zweiten Brennstoff in dem Brennraum vorliegen, wobei zum anderen während der Ventilüberschneidungsphase typischerweise eine starke Strömung aus dem Brennraum heraus existiert, die den unverbrannten Brennstoff sicher aus dem Brennraum herausfördert, sodass eine unzulässig hohe Belastung des Brennraums mit großer Sicherheit vermieden werden kann.
  • Eine Ventilüberschneidungsphase ist insbesondere eine Zeit- oder Kurbelwellenwinkelspanne innerhalb des Arbeitsspiels, in der sowohl ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil zum Einlassen von Frischmasse, insbesondere Verbrennungsluft, in den Brennraum als auch ein dem Brennraum zugeordnetes Auslassventil, das eingerichtet ist zum Auslassen von Abgas aus dem Brennraum, geöffnet sind. Insbesondere ist die Ventilüberschneidungsphase bevorzugt ein Kurbelwellenwinkelbereich, der einen oberen Totpunkt eines in dem Brennraum hubbeweglich verlagerbaren Kolbens einschließt, wobei dieser obere Totpunkt einem Ansaugtakt des Arbeitsspiels zugeordnet ist; das heißt, an diesen oberen Totpunkt schließt sich der Ansaugtakt des Arbeitsspiels an. Dieser obere Totpunkt wird im Folgenden als Ansaug-OT bezeichnet. Die Ventilüberschneidungsphase erstreckt sich bevorzugt von mindestens 50 °KW vor Ansaug-OT bis höchstens 50 °KW nach Ansaug-OT, vorzugsweise von mindestens 45 °KW vor Ansaug-OT bis höchstens 45 °KW nach Ansaug-OT, vorzugsweise von mindestens 40 °KW vor Ansaug-OT bis höchstens 40 °KW nach Ansaug-OT, in besonders bevorzugter Ausgestaltung von mindestens 46 °KW vor Ansaug-OT bis höchstens 43 °KW nach Ansaug-OT.
  • Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass der Injektor in dem Startbetrieb nach einem einem Expansionstakt zugeordneten oberen Totpunkt des in dem Brennraum hubbeweglich verlagerbaren Kolbens angesteuert wird. Insbesondere schließt sich der Expansionstakt an diesen oberen Totpunkt an. Dieser obere Totpunkt wird im Folgenden als Expansions-OT bezeichnet. Der Expansionstakt ist insbesondere der Arbeitstakt des Arbeitsspiels. Wird der Brennstoff hinreichend spät nach dem Expansions-OT in den Brennraum eingebracht, ist gewährleistet, dass der in den Brennraum eingebrachte Brennstoff zumindest nicht vollständig, das heißt höchstens teilweise, umgesetzt wird. Gegebenenfalls wird sogar die Verbrennung vollständig vermieden.
  • In bevorzugter Ausgestaltung wird der Injektor in dem Startbetrieb in einem Intervall von mindestens 15 °KW bis höchstens 50 °KW nach Expansions-OT, vorzugsweise von mindestens 20 °KW bis höchstens 40 °KW nach Expansions-OT, vorzugsweise von mindestens 25 °KW bis höchstens 35 °KW nach Expansions-OT, vorzugsweise bei 30 °KW nach Expansions-OT, angesteuert.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ansteuerzeitpunkt, zu dem der Injektor in dem Startbetrieb nach dem Expansions-OT angesteuert wird, in Abhängigkeit von einer Prognose bezüglich einer maximal über den Injektor eingebrachten Brennstoffmenge des zweiten, flüssigen Brennstoffs gewählt wird. Auf diese Weise kann der Ansteuerzeitpunkt abgestimmt werden auf die zu erwartende Gefährdung der Brennkraftmaschine durch den zweiten, flüssigen Brennstoff. Die Prognose wird insbesondere erstellt bezüglich des maximal über den Brennstoffpfad für den ersten, gasförmigen Brennstoff in den Brennraum eingebrachten zweiten, flüssigen Brennstoffs. Es wird also davon ausgegangen, dass eine bestimmte Leckagemenge des zweiten, flüssigen Brennstoffs in den Brennstoffpfad für den ersten, gasförmigen Brennstoff eindringt und dann bei einer Ansteuerung des Injektors gemeinsam mit diesem in den Brennraum ausgebracht wird. Diese Brennstoffmenge kann aus Prüfstandsversuchen bekannt sein oder bauartbedingt und/oder verschleißabhängig für den Injektor abgeschätzt werden.
  • Unter einer Brennstoffmenge wird hier insbesondere eine Brennstoffmasse verstanden.
  • Insbesondere wird der Ansteuerzeitpunkt in Abhängigkeit der prognostizierten maximal eingebrachten Brennstoffmenge des zweiten Brennstoffs im Verhältnis zu einer vorbestimmten maximalen mechanischen Belastung des Brennraums gewählt. Insbesondere kann durch diese Betrachtung festgelegt werden, welcher Anteil des zweiten, flüssigen Brennstoffs noch in dem Brennraum gefahrlos verbrannt werden kann, ohne dass es zu einer Beschädigung kommt, und der Ansteuerzeitpunkt kann entsprechend gewählt werden. Auf diese Weise wird dann vorteilhaft ein Ausbringen einer übermäßig großen Menge unverbrannten Brennstoffs in die Umgebung der Brennkraftmaschine vermieden.
  • Bevorzugt wird zunächst eine Prognose über die maximal eingebrachte Brennstoffmenge des zweiten Brennstoffs erstellt, hieraus wird wiederum eine Prognose über einen Verbrennungsdruckwert, insbesondere einen zeitlichen Verbrennungsdruckverlauf oder ein Verbrennungsdruckmaximum, erstellt. Dieser Verbrennungsdruckwert wird dann mit einem maximal zulässigen Verbrennungsdruckwert, der die maximale mechanische Belastung des Brennraums beschreibt, verglichen, insbesondere mit einem maximal zulässigen zeitlichen Verbrennungsdruckverlauf oder einem maximal zulässigen Verbrennungsdruckmaximum. In Abhängigkeit von diesem Vergleich wird dann der Ansteuerzeitpunkt in geeigneter Weise so gewählt, dass der maximal zulässige Verbrennungsdruckwert nicht erreicht wird, wobei bevorzugt in die Betrachtung eingestellt wird, dass eine möglichst große Menge des zweiten Brennstoffs noch in dem Brennraum verbrannt und somit nicht unverbrannt in die Umgebung der Brennkraftmaschine entlassen werden soll.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor in dem Startbetrieb erst nach Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl angesteuert wird. Auf diese Weise kann insbesondere vorteilhaft gewährleistet werden, dass der in den Brennraum eingebrachte Brennstoff effektiv über das Auslassventil aus dem Brennraum herausgefördert wird. Insbesondere wird die Ansteuerung des Injektors erst nach einer Anlaufphase des Starters gestartet, wenn dieser eine Starterdrehzahl als vorbestimmte Grenzdrehzahl erreicht hat.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor in dem Startbetrieb erst angesteuert wird, wenn ein Druck in einem Brennstoffversorgungssystem für den Injektor einen ersten Brennstoffdruckgrenzwert für den ersten Brennstoff, und einen zweiten Brennstoffdruckgrenzwert für den zweiten Brennstoff erreicht oder überschritten hat. Auf diese Weise wird vorteilhaft gewährleistet, dass unerwünscht vorliegender zweiter, flüssiger Brennstoff, insbesondere Leckagemengen des zweiten, flüssigen Brennstoffs, sicher ausgetrieben werden.
  • Bevorzugt wird ein Druckaufbau in dem Brennstoffversorgungssystem, insbesondere für den ersten Brennstoff und/oder für den zweiten Brennstoff, überwacht. Insbesondere wird bevorzugt eine zeitliche Druckentwicklung überwacht. Insbesondere wird bevorzugt der Druck für die verschiedenen Brennstoffe, insbesondere für die verschiedenen Brennstoffkreisläufe, in einer vorbestimmten Reihenfolge aufgebaut. Vorzugsweise wird die Reihenfolge überwacht. Die Ansteuerung des Injektors erfolgt bevorzugt nur, wenn der Druckaufbau als in Ordnung erkannt wird, insbesondere wenn der Druckaufbau nach vorbestimmten Kriterien, insbesondere innerhalb vorbestimmter Grenzen, verläuft.
  • Insbesondere wird bevorzugt zunächst der Sperröldruck aufgebaut, danach der Steueröldruck, und zuletzt der Druck in dem Brennstoffpfad für den ersten, gasförmigen Brennstoff.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ansteuerzeitpunkt, zu dem der Injektor in dem Startbetrieb angesteuert wird, nach einer vorbestimmten Anzahl von Ansteuerungen des Injektors, insbesondere nach einer vorbestimmten Anzahl von Arbeitsspielen, in denen der Injektor angesteuert wird, schrittweise nach Früh verschoben wird, bis eine Verbrennung in dem Brennraum erkannt wird. Insbesondere wird der Ansteuerzeitpunkt bevorzugt ausgehend von seiner vorbestimmten Lage nach dem Expansions-OT schrittweise nach früh verlagert. Dabei bedeutet eine Verlagerung des Ansteuerzeitpunkts „nach Früh“ insbesondere, dass der Ansteuerzeitpunkt ausgehend von seiner momentanen Lage näher an den Expansions-OT heran verlagert wird, dass also insbesondere der Kurbelwellenwinkel-Abstand zu dem Expansions-OT verringert wird. Hierdurch steigt schrittweise der in dem Brennraum zu dem Ansteuerzeitpunkt herrschende Druck, bis Zündbedingungen für den zweiten, flüssigen Brennstoff in dem Brennraum vorliegen. Ist dies der Fall, wird der zweite, flüssige Brennstoff entflammt, wobei durch diesen wiederum auch der erste, gasförmige Brennstoff entflammt wird. Es findet eine Verbrennung in dem Brennraum statt.
  • Dem Brennraum ist bevorzugt ein Drucksensor zugeordnet, über den ein Brennraumdruck in dem Brennraum erfasst wird. Insbesondere wird der Brennraumdruck bevorzugt zeitabhängig erfasst. Insbesondere wird bevorzugt ein zeitlicher Brennraumdruckverlauf oder Verbrennungsdruckverlauf erfasst. Anhand des Brennraumdrucks, insbesondere des zeitlichen Brennraumdruckverlaufs, kann auf eine Verbrennung in dem Brennraum geschlossen werden. Insbesondere kann die Verbrennung anhand des Brennraumdrucks, insbesondere anhand des zeitlichen Verbrennungsdruckverlaufs, erkannt werden.
  • Bevorzugt wird der Brennraumdruck auch im regulären Betrieb oder Normalbetrieb der Brennkraftmaschine überwacht. In besonders bevorzugter Weise wird im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine eine von einer Gesamtbetriebsdauer des Injektors abhängige Entwicklung des zeitlichen Brennraumdruckverlaufs in Abhängigkeit momentaner Ansteuerparameter für den Injektor überwacht. In Abhängigkeit festgelegter Grenzwerte, beispielsweise für einen Absolutwert des zeitlichen Brennraumdruckverlaufs, eine Varianz des zeitlichen Brennraumdruckverlaufs, und dergleichen, kann dann gegebenenfalls auch im Normalbetrieb eine Verstellung des Ansteuerzeitpunkts nach Spät erfolgen, um den Brennraum zu schonen. Auch ein Notbetrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise zur Verwirklichung einer Notlauffunktion (Limp Home Mode), ist so möglich, wobei vorteilhaft Schäden an der Brennkraftmaschine vermieden werden. Dieser Notbetrieb kann vorteilhaft mit flankierenden Maßnahmen kombiniert werden, beispielsweise einer Visualisierung über eine einem Betreiber der Brennkraftmaschine zugängliche Anzeigeeinrichtung.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ansteuerzeitpunkt auf einen Anlass-Betriebswert gesetzt wird, wenn bei oder nach der schrittweisen Frühverschiebung des Ansteuerzeitpunkts eine Verbrennung in dem Brennraum erkannt wird. Der Anlass-Betriebswert ist dabei ein Wert für den Ansteuerzeitpunkt, der geeignet ist für ein eigentliches Anlassen, Anwerfen oder Aufstarten der Brennkraftmaschine, das heißt insbesondere ein Beschleunigen der Brennkraftmaschine ausgehend von der Starterdrehzahl bis zu einer Leerlaufdrehzahl oder Nenndrehzahl, wobei dabei die nötige Leistung durch eine Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum erbracht wird. Insbesondere wird zu diesem Zeitpunkt der Starter mechanisch von der Brennkraftmaschine getrennt und/oder deaktiviert.
  • Nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl oder Nenndrehzahl wird bevorzugt der Ansteuerzeitpunkt auf einen Dauer-Betriebswert gesetzt. Dieser ist geeignet für einen normalen oder regulären Betrieb der Brennkraftmaschine. Dabei kann der Dauer-Betriebswert insbesondere abhängig von einem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine variieren.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren und die daraus resultierende Schutzfunktion lassen sich leicht über eine entsprechend zu programmierende Funktion in eine Steuerungssoftware zur Steuerung der Brennkraftmaschine implementieren. Weitere Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz vor austretenden Brenngasen und/oder Kühlflüssigkeit sind nicht notwendig. Das Verfahren wird bevorzugt in den Startablauf für die Brennkraftmaschine integriert. Der Schutz der Brennkraftmaschine ist ohne weitere Schutzfunktionen und insbesondere ohne Beeinträchtigung des Normalbetriebs möglich.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die wenigstens einen Brennraum sowie einen dem Brennraum zugeordneten Injektor aufweist, der eingerichtet ist zum Einbringen eines ersten, gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum. Der Injektor ist außerdem eingerichtet, um für seinen Betrieb einen zweiten, flüssigen Brennstoff zu verwenden, insbesondere als Steueröl, als Sperröl und/oder als Pilotbrennstoff. Die Brennkraftmaschine weist außerdem ein Steuergerät auf, welches mit dem Injektor wirkverbunden und eingerichtet ist, um in einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine den Injektor in zumindest einem Arbeitsspiel unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor in den Brennraum eingebrachten Brennstoffs anzusteuern. Insbesondere ist das Steuergerät eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits zuvor im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
  • Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet. Dabei ist ein Kolben in dem Brennraum hubbeweglich verlagerbar.
  • Dem Brennraum ist vorzugsweise ein Einlassventil zugeordnet, über das Frischmasse, insbesondere Verbrennungsluft, in den Brennraum eingelassen werden kann. Dem Brennraum ist weiterhin ein Auslassventil zugeordnet, über das Abgas aus dem Brennraum ausgelassen werden kann.
  • Vorzugsweise ist dem Brennraum ein Drucksensor zugeordnet, der eingerichtet und angeordnet ist, um einen Brennraumdruck in dem Brennraum zu erfassen. Der Drucksensor ist insbesondere mit dem Steuergerät wirkverbunden. Das Steuergerät ist bevorzugt eingerichtet, um einen zeitabhängigen Brennraumdruckverlauf in dem Brennraum zu erfassen.
  • Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise einen Starter, insbesondere einen elektrischen Startermotor, auf. Dieser ist eingerichtet, um die Brennkraftmaschine in dem Startbetrieb zu schleppen.
  • Der Injektor ist in bevorzugter Ausgestaltung als Zweistoff-Injektor ausgebildet.
  • Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert sind, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert sind, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine oder eines Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine, und
    • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine nach Art eines Flussdiagramms.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1. Diese weist wenigstens einen Brennraum 3, vorzugsweise eine Mehrzahl von Brennräumen 3, auf. Dem Brennraum 3 ist ein Injektor 5 zugeordnet, der eingerichtet ist, um einen ersten, gasförmigen Brennstoff in den Brennraum 3 einzubringen. Der Injektor 5 ist außerdem eingerichtet, um für seinen Betrieb einen zweiten, flüssigen Brennstoff zu verwenden, insbesondere als Steueröl, als Sperröl und/oder als Pilotbrennstoff.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist in bevorzugter Ausgestaltung eingerichtet für einen Zweistoffbetrieb, wobei der erste, gasförmige Brennstoff als Hauptbrennstoff in den Brennraum 3 eingebracht wird, wobei der erste, gasförmige Brennstoff durch Einbringen einer Zündmenge des zweiten, flüssigen Brennstoffs als Pilotbrennstoff in den Brennraum 3 entflammt wird. Der Pilotbrennstoff kann dabei über einen zusätzlichen, separaten Injektor, oder aber über den Injektor 5 in den Brennraum 3 eingebracht werden. In bevorzugter Ausgestaltung wird der zweite, flüssige Brennstoff ebenfalls über den Injektor 5 in den Brennraum 3 eingebracht. Der Injektor 5 ist bevorzugt als Zweistoff-Injektor ausgebildet.
  • Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem ein Steuergerät 7 auf, das mit dem Injektor 5 wirkverbunden und eingerichtet ist, um in einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine 1 den Injektor 5 in zumindest einem Arbeitsspiel unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor 5 in den Brennraum 3 eingebrachten Brennstoffs anzusteuern. Auf diese Weise können unerwünscht vorliegende Mengen des zweiten, flüssigen Brennstoffs in den Brennraum 3 ausgebracht werden, ohne dass dessen Beschädigung oder eine anderweitige Beschädigung von Teilen der Brennkraftmaschine 1 durch zu hohe Verbrennungsenddrücke aufgrund einer zu großen Menge an zweitem, flüssigen Brennstoff in dem Brennraum 3 zu befürchten ist.
  • Das Steuergerät 7 ist insbesondere eingerichtet, um den Injektor 5 in dem Startbetrieb in dem zumindest einen Arbeitsspiel zu einem Ansteuerzeitpunkt innerhalb des Arbeitsspiels anzusteuern, zu dem keine Zündbedingungen für den zweiten Brennstoff in dem Brennraum 3 vorliegen, oder zudem gewährleistet ist, dass der über den Injektor 5 eingebrachte Brennstoff höchstens teilweise umgesetzt wird.
  • Insbesondere ist das Steuergerät 7 bevorzugt eingerichtet, um den Injektor 5 in dem Startbetrieb in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor 5 in den Brennraum 3 eingebrachten Brennstoffs anzusteuern.
  • In dem Brennraum 3 ist vorzugsweise ein Kolben 9 hubbeweglich verlagerbar. Die Brennkraftmaschine 1 ist bevorzugt als Hubkolbenmotor ausgebildet.
  • Dem Brennraum 3 ist bevorzugt ein Einlassventil 11 zum Einbringen von Frischmasse in den Brennraum 3 zugeordnet. Weiter ist dem Brennraum 3 bevorzugt ein Auslassventil 13 zum Auslassen von Abgas aus dem Brennraum 3 zugeordnet.
  • Das Steuergerät 7 ist bevorzugt eingerichtet, um den Injektor 5 in dem Startbetrieb während einer Ventilüberschneidungsphase des Einlassventils 11 und des Auslassventils 13 anzusteuern, insbesondere von 50 °KW vor einem Ansaug-OT des Kolbens 9 bis 50 °KW nach Ansaug-OT, vorzugsweise von 45 °KW vor Ansaug-OT bis 45 °KW nach Ansaug-OT, vorzugsweise von 40 °KW vor Ansaug-OT bis 40 °KW nach Ansaug-OT, vorzugsweise von 46 °KW vor Ansaug-OT bis 43 °KW nach Ansaug-OT.
  • Das Steuergerät 7 ist bevorzugt eingerichtet, um den Injektor 5 in dem Startbetrieb nach einem einem Expansionstakt zugeordneten oberen Totpunkt, dem Expansions-OT, des Kolbens 9 anzusteuern, insbesondere mindestens 15 °KW bis höchstens 50 °KW nach Expansions-OT, vorzugsweise mindestens 20 °KW bis 40 °KW nach Expansions-OT, vorzugsweise mindestens 25 °KW bis höchstens 35 °KW nach Expansions-OT, vorzugsweise 30 °KW nach Expansions-OT.
  • Das Steuergerät 7 ist bevorzugt eingerichtet, um den Ansteuerzeitpunkt, zu dem der Injektor 5 in dem Startbetrieb nach dem Expansions-OT angesteuert wird, in Abhängigkeit von einer Prognose bezüglich einer maximal über den Injektor 5 eingebrachten Brennstoffmenge des zweiten, flüssigen Brennstoffs zu wählen, insbesondere im Verhältnis zu einer vorbestimmten maximalen mechanischen Belastung des Brennraums 3.
  • Dem Brennraum 3 ist ein Drucksensor 15 zugeordnet, der angeordnet und eingerichtet ist, um einen Brennraumdruck in dem Brennraum 3 zu erfassen. Das Steuergerät 7 ist mit dem Drucksensor 15 wirkverbunden und bevorzugt eingerichtet, um einen zeitlichen Brennraumdruckverlauf des Brennraumdrucks in dem Brennraum 3 mittels des Drucksensors 15 zu erfassen. Das Steuergerät 7 ist bevorzugt eingerichtet, um eine Verbrennung in dem Brennraum 3 anhand des erfassten zeitlichen Brennraumdruckverlaufs zu erkennen.
  • Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Starter 17, insbesondere einen elektrischen Startermotor, auf, der eingerichtet ist, um die Brennkraftmaschine 1 im Startbetrieb zu schleppen. Der Starter 17 ist hierzu bevorzugt mit einer Kurbelwelle 19 der Brennkraftmaschine 1 mechanisch wirkverbindbar, insbesondere antriebswirkverbindbar, vorzugsweise antriebswirkverbunden. In bevorzugter Ausgestaltung kann der Starter 17 nach Beenden des Startbetriebs oder zum Beenden des Startbetriebs mechanisch von der Kurbelwelle 19 getrennt und/oder deaktiviert werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1.
  • Dabei wird das Verfahren in einem ersten Schritt S1 gestartet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Brennkraftmaschine 1 im Stillstand, ihre Drehzahl n beträgt 0.
  • In einem zweiten Schritt S2 wird der Starter 17 - in 2 auch als Anlasser bezeichnet - angeworfen. In einem dritten Schritt S3 wird geprüft, ob die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 eine vorbestimmte Anfangsdrehzahl, vorzugsweise von 150 U/min, erreicht oder überschritten hat. Weiter wird in dem Schritt S3 geprüft, ob das Steuergerät 7, kurz als ECU bezeichnet, bereit ist. Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, wird der dritte Schritt S3 solange durchgeführt, bis beide Bedingungen erfüllt sind.
  • Das Verfahren wird dann in einem vierten Schritt S4 fortgesetzt, indem ein Druckaufbau für den ersten, gasförmigen Brennstoff und für den zweiten, flüssigen Brennstoff erfolgt, vorzugsweise in einer vorbestimmten Reihenfolge. Insbesondere wird bevorzugt zunächst ein Sperröldruck aufgebaut, danach ein Steueröldruck, und schließlich der Druck für den ersten, gasförmigen Brennstoff, der kurz auch als Brenngas bezeichnet wird.
  • In einem fünften Schritt S5 wird der Druckaufbau überwacht, insbesondere bezüglich des zeitlichen Verlaufs des Druckaufbaus - wobei bevorzugt bewertet wird, ob der Druckaufbau zu langsam erfolgt -, bevorzugt auch bezüglich der Reihenfolge des Druckaufbaus. In einem sechsten Schritt S6 wird überprüft, ob der Druckaufbau in Ordnung ist. Wird der Druckaufbau als in Ordnung befunden, wird ein In-Ordnung-Signal SIG ausgegeben.
  • Das In-Ordnung-Signal SIG wird bevorzugt nur ausgegeben, wenn ein Brennstoffdruck in einem Brennstoffversorgungssystem, das in 1 schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet ist, für den Injektor 5 für den ersten, gasförmigen Brennstoff einen ersten Brennstoffdruckgrenzwert erreicht oder überschritten hat, und für den zweiten, flüssigen Brennstoff einen zweiten Brennstoffdruckgrenzwert erreicht oder überschritten hat. Das Brennstoffversorgungssystem 21 dient insbesondere zur Bereitstellung der Brennstoffe, insbesondere für die Bereitstellung des Steueröls, des Sperröls und des Brenngases.
  • Wird - wiederum mit Bezug auf 2 - der Druckaufbau in dem sechsten Schritt S6 dagegen als nicht in Ordnung bewertet, wird in einem siebten Schritt S7 der Druckaufbau gestoppt. In einem achten Schritt S8 erfolgt eine Druckentlastung. In einem neunten Schritt S9 erfolgt eine Anpassung von Startparametern, beispielsweise wird ein längerer zeitlicher Abstand beim Druckaufbau zwischen den einzelnen Brennstoffkreisen vorgesehen, und das Verfahren wird sodann in dem vierten Schritt S4 mit einem erneuten Druckaufbau fortgesetzt.
  • In einem zehnten Schritt S10 wird geprüft, ob das In-Ordnung-Signal SIG anliegt, also der Druckaufbau in Ordnung ist, und ob zugleich die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 eine vorbestimmte Grenzdrehzahl, insbesondere eine Starterdrehzahl, insbesondere von 180 U/min, erreicht oder überschritten hat.
  • Nur wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird das Verfahren in einem elften Schritt S 11 fortgesetzt. Ansonsten wird die Prüfung in dem zehnten Schritt S10 solange wiederholt, bis beide Bedingungen erfüllt sind.
  • In dem elften Schritt S11 wird dann der Injektor 5 in zumindest einem Arbeitsspiel, vorzugsweise in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen, bevorzugt getaktet, unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor 5 in den Brennraum 3 eingebrachten Brennstoffs angesteuert, das heißt insbesondere freigespritzt. Vorzugsweise wird dabei der Brennstoff 30 °KW nach dem Expansions-OT in den Brennraum 3 eingebracht.
  • Nach einer vorbestimmten Anzahl von Ansteuerungen des Injektors 5 und/oder einer vorbestimmten Anzahl von Arbeitsspielen, in denen der Injektor 5 entsprechend angesteuert wurde, wird dann in einem zwölften Schritt S 12 der Ansteuerzeitpunkt schrittweise nach Früh verschoben. Zugleich wird einem dreizehnten Schritt S13 durch das Steuergerät 7 geprüft, ob eine Verbrennung in dem Brennraum 3 erkannt wird. Die Frühverschiebung in dem zwölften Schritt S12 erfolgt insbesondere solange, bis in dem dreizehnten Schritt S13 eine Verbrennung erkannt wird. Ist dies der Fall, wird in einem vierzehnten Schritt S14 der Ansteuerzeitpunkt auf einen Anlass-Betriebswert gesetzt, und die Brennkraftmaschine 1 wird in einem fünfzehnten Schritt S15 gestartet oder angelassen.
  • Vorzugsweise wird nach Erreichen einer Leerlaufdrehzahl oder Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine 1 der Ansteuerzeitpunkt für den Injektor 5 auf einen Dauer-Betriebswert gesetzt. Dieser kann abhängig von einem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 variieren.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), die wenigstens einen Brennraum (3) sowie einen dem Brennraum (3) zugeordneten Injektor (5) zum Einbringen eines ersten, gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum (3) aufweist, wobei für einen Betrieb des Injektors (5) ein zweiter, flüssiger Brennstoff verwendet wird, wobei - in einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine (1) der Injektor (5) in zumindest einem Arbeitsspiel unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor (5) in den Brennraum (3) eingebrachten Brennstoffs angesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (5) in dem Startbetrieb zu einem Ansteuerzeitpunkt innerhalb des zumindest einen Arbeitsspiels angesteuert wird, zu dem a) keine Zündbedingungen für den zweiten Brennstoff in dem Brennraum (3) vorliegen, oder b) gewährleistet ist, dass der über den Injektor (5) eingebrachte Brennstoff höchstens teilweise umgesetzt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (5) in dem Startbetrieb in einer Mehrzahl von Arbeitsspielen unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor (5) in den Brennraum (3) eingebrachten Brennstoffs angesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (5) in dem Startbetrieb a) während einer Ventilüberschneidungsphase, oder b) nach einem einem Expansionstakt zugeordneten oberen Totpunkt eines in dem Brennraum (3) hubbeweglich verlagerbaren Kolbens (9), insbesondere mindestens 15 °KW bis höchstens 50 °KW nach dem oberen Totpunkt, angesteuert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansteuerzeitpunkt, zu dem der Injektor (5) in dem Startbetrieb nach dem oberen Totpunkt angesteuert wird, in Abhängigkeit von einer Prognose bezüglich einer maximal über den Injektor (5) eingebrachten Brennstoffmenge des zweiten Brennstoffs gewählt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (5) in dem Startbetrieb erst nach Erreichen oder Überschreiten einer vorbestimmten Grenzdrehzahl angesteuert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (5) in dem Startbetrieb erst angesteuert wird, wenn ein Druck in einem Brennstoffversorgungssystem (21) für den Injektor (5) a) einen ersten Brennstoffdruckgrenzwert für den ersten Brennstoff, und b) einen zweiten Brennstoffdruckgrenzwert für den zweiten Brennstoff erreicht oder überschritten hat.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerzeitpunkt, zu dem der Injektor (5) in dem Startbetrieb angesteuert wird, nach einer vorbestimmten Anzahl von Ansteuerungen des Injektors (5) schrittweise nach Früh verschoben wird, bis eine Verbrennung in dem Brennraum (5) erkannt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerzeitpunkt auf einen Anlass-Betriebswert gesetzt wird, wenn bei oder nach der Verschiebung des Ansteuerzeitpunkts schrittweise nach Früh eine Verbrennung in dem Brennraum (3) erkannt wird.
  10. Brennkraftmaschine (1), mit wenigstens einem Brennraum (3), wobei dem Brennraum (3) ein Injektor (5) zum Einbringen eines ersten, gasförmigen Brennstoffs in den Brennraum (3) zugeordnet ist, wobei der Injektor (5) eingerichtet ist, um einen zweiten, flüssigen Brennstoff für den Betrieb des Injektors (5) zu verwenden, und wobei die Brennkraftmaschine (1) ein Steuergerät (7) aufweist, das mit dem Injektor (5) wirkverbunden und eingerichtet ist, um in einem Startbetrieb der Brennkraftmaschine (1) den Injektor (5) in zumindest einem Arbeitsspiel unter Vermeidung einer vollständigen Verbrennung des über den Injektor (5) in den Brennraum (3) eingebrachten Brennstoffs anzusteuern, wobei das Steuergerät insbesondere eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018203542A1 (de) 2018-03-08 2019-09-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Diagnose einer Einspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102018208865A1 (de) 2018-06-06 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6073862A (en) * 1998-09-16 2000-06-13 Westport Research Inc. Gaseous and liquid fuel injector
US8820295B2 (en) * 2011-09-30 2014-09-02 Caterpillar Inc. Single actuator fuel injector for dual fuels
US9422899B2 (en) * 2011-10-24 2016-08-23 Caterpillar Inc. Dual fuel injector with hydraulic lock seal and liquid leak purge strategy
US9382857B2 (en) * 2013-12-18 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Post fuel injection of gaseous fuel to reduce exhaust emissions
CA2842729C (en) * 2014-02-11 2015-09-01 Westport Power Inc. Starting a gaseous and pilot fuelled engine
US11674464B2 (en) * 2021-07-28 2023-06-13 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for engine cold-start

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018203542A1 (de) 2018-03-08 2019-09-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Diagnose einer Einspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102018208865A1 (de) 2018-06-06 2019-12-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors

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