DE10346983B4 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines jeweiligen Betriebszustands, bei dem der Kraftstoff in einem Gas-Luft-Mischer mit von der Brennkraftmaschine (1) angesaugter Brennluft gemischt und der Brennkraftmaschine (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas-Luft-Mischer ein Venturi-Mischer (2) verwendet wird, dass am Gas-Luft-Mischer (2) eine dem diesen durchsetzenden Luftmassenstrom entsprechende Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit einer für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von einer Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine vorgegeben wird, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll weiterhin in Abhängigkeit eines Absolutdrucks pabs am Venturi-Mischer (2), insbesondere in Abhängigkeit eines Absolutdrucks pabs der zugeführten Brennluft und in Abhängigkeit von einer Temperatur TLuft der zugeführten Brennluft vorgegeben wird, und dass ein Mischverhältnis und/oder ein Massenstrom des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Angleichung der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand, wobei der gasförmige Kraftstoff in einem Gas-Luft-Mischer, insbesondere einem Venturi-Mischer, mit von der Brennkraftmaschine angesaugter Luft gemischt und der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
  • Mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschinen, kurz Gasmotoren genannt, werden in großer Zahl im Bereich der stationären Energieumwandlung eingesetzt. Diese werden mit einem Kraftstoff betrieben, der unter atmosphärischen Bedingungen gasförmig ist.
  • Damit es im Motor zu einer Verbrennung, d. h. Oxidation des Kraftstoffs kommt, muss der Kraftstoff mit einem bekannten, von seiner Art abhängigen Verhältnis mit Luft aus der Umgebung gemischt werden. Dies geschieht bei Motoren in der Größe bis zu einer nutzbaren mechanischen Leistung von ca. 3000 kW im Regelfall außerhalb des Brennraums mit Hilfe eines Gasmischers (Venturi-Gasmischer). Der Gasmischer nutzt seine Geo metrie und bekannte physikalische Gesetzmäßigkeiten, um den gasförmigen Kraftstoff und die vom Motor angesaugte Luft in einem vom Massenstrom (Durchfluss) weitgehend unabhängigen, konstanten Verhältnis miteinander zu mischen. Dieses Gemisch wird dann dem Motor zur Verbrennung zugeführt.
  • Aufgrund bekannter chemisch-pysikalischer Gesetzmäßigkeiten hat die Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemischs einen bedeutenden Einfluss auf die Eigenschaften des Motors wie Leistung, Wirkungsgrad und Emission von Luftschadstoffen, wie beispielsweise Stickoxiden, Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen. Um diese Eigenschaften in der gewünschten Richtung zu beeinflussen, wird bekannterweise das Mischungsverhältnis von Gas und Luft mit Hilfe von Eingriffen von außen in Abhängigkeit von Motorbetriebsgrößen wie beispielsweise der Motorleistung gezielt verändert.
  • Aus der DE 38 87 609 T2 ist eine Regelvorrichtung für einen Venturi-Vergaser eines Gasmotors bekannt, bei der zum Zwecke einer lastabhängigen Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Bereich des Venturi-Rohrs eine den dieses durchsetzenden Luftmassenstrom repräsentierende Druckdifferenz abgenommen und in einem Gasdruckregler auf mechanischem Wege zur Einstellung der Gaszumessung verwendet wird. Weiterhin ist aus der DE 693 06 056 T2 ein Steuerungssystem zum Einstellen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Gasmotors bekannt, bei dem aus einer Anzahl von Motorparametern ein Soll-Wert des Gas-Luft-Verhältnisses nach Art einer Motorkennung berechnet und mit einem gemessenen Ist-Wert für das Gas-Luft-Verhältnis verglichen wird. Aus einer an der Gaszuführungsleitung gemessenen, den Massenstrom des zugeführten Gases repräsentierenden Druckdifferenz und dem Gas-Luft-Verhältnis wird wiederum der Massenstrom der dem Motor zuzuführenden Brennluft errech net. Wegen der Messung und Berechnung der Volumenströme ist dieses System aufwendig und kann ungenau sein.
  • Aus der AT 384 279 B geht es als bekannt hervor, in der Ansaugleitung den Ist-Druck des Gas-Luft-Gemischs zu erfassen und mit einem für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegebenen Soll-Druck zu vergleichen. Ferner wird die Motorleistung erfasst. Einer Leistungsanforderung wird ein Soll-Druck des Gas-Luft-Gemischs zugeordnet. Verschleißbedingte Motorveränderungen oder Heizwertänderungen können mit diesem Regelungsverfahren nicht berücksichtigt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine anzugeben, wobei mit geringem Aufwand eine genaue Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine möglich ist.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
  • Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand geschaffen, bei dem der Kraftstoff in einem Gas-Luft-Mischer, insbesondere einem Venturi-Mischer mit von der Brennkraftmaschine angesaugter Luft gemischt und der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass am Mischer eine dem diesen durchsetzenden Luftmassenstrom entsprechende Ist-Druckdifferenz Δpist abgenommen und mit einer für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, und dass das Mischverhältnis und/oder der Massenstrom des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Angleichung von Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll eingestellt wird.
  • Vorzugsweise wird die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine vorgegeben.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit vom Absolutdruck pabs am Venturi-Mischer, insbesondere in Abhängigkeit vom Absolutdruck pabs der zugeführten Brennluft, vorgesehen wird.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von der Temperatur TLuft der zugeführten Brennluft vorgegeben wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Parameter vorgegeben wird: Motordrehzahl n, Gemischtemperatur TGem.
  • Vorzugsweise wird die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit der genannten Größen aus einem abgespeicherten Kennfeld ausgelesen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Angleichung der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll erfolgt, indem die Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, der Massenstrom des dem Mischer zugeführten gasförmigen Kraftstoffs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändern wird, die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung gemessen wird, der Massenstrom des vom Mischer zur Brennkraftmaschine zugeführ ten Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, und die vorgenannten Schritte wiederholt werden, bis der Unterschied zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll eine vorgegebene Toleranzgrenze unterschreitet.
  • Weiter wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand, mit einem Gas-Luft-Mischer, insbesondere einem Venturi-Mischer zum Mischen des Kraftstoffs mit von der Brennkraftmaschine angesaugter Brennluft, und mit einem, insbesondere elektronischen, Motorregler zum Einstellen eines den Massenstrom des dem Mischer zugeführten Kraftstoffs begrenzenden Stellorgan in Abhängigkeit von dem Motorregler zugeführten, den Motorbetriebszustand repräsentierenden Eingangsgrößen geschaffen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass am Mischer eine Druckmessvorrichtung zum Erfassen eines den den Mischer durchsetzenden Luftmassenstrom repräsentierenden Ist-Differenzdrucks Δpist vorgesehen ist, und dass der Motorregler zum Einstellen des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Angleichung von gemessener Ist-Druckdifferenz Δpist und einer für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll vorgesehen ist.
  • Vorzugsweise ist der Motorregler dazu vorgesehen, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine vorgegeben wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Motorregler dazu vorgesehen, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit vom Absolutdruck pabs am Mischer, insbe sondere in Abhängigkeit vom Absolutdruck pabs der zugeführten Brennluft vorgegeben wird.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Motorregler dazu vorgesehen, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von der Temperatur TLuft der zugeführten Brennluft vorgegeben wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Motorregler dazu vorgesehen, dass Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Parameter vorgeben wird: Motordrehzahl n, Gemischtemperatur TGem.
  • Vorzugsweise ist der Motorregler mit einer Speichereinrichtung versehen, in welcher ein Kennfeld abgespeichert ist, aus welchem die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von den genannten Größen auslesbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Motorregler zur Angleichung der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll vorgesehen, indem die Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, der Massenstrom des dem Mischer zugeführten gasförmigen Kraftstoffs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung gemessen wird, der Massenstrom des vom Mischer zur Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, und die vorgenannten Schritte wiederholt werden, bis der Unterschied zwischen Ist- Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll eine vorgegebene Toleranzgrenze unterschreitet.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels, bei welchem Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Kraftstoffgemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine mit einem gasbetriebenen Kolbenmotor verwirklicht sind;
  • 2 ein Regelungsschema, anhand dessen das Prinzip zur Regelung des Kraftstoffgemischs gemäß dem Ausführungsbeispiel erläutert werden soll; und
  • 3 ein Ablaufschema eines Programms nach dem die Regelung gemäß dem Ausführungsbeispiel abläuft.
  • In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 in Form eines gasbetriebenen Kolbenmotors dargestellt. Dieser wird mit gasförmigem Kraftstoff betrieben, der über eine Gaszuführungsleitung 13 zugeführt und in einem Gas-Luft-Mischer 2 mit Brennluft gemischt wird, die von der Brennkraftmaschine 1 an einem Luftansaugrohr 12 angesaugt und dann weiter über einen Ansaugtrakt 14 den Ansaugkanälen der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird. Der Gas-Luft-Mischer 2 ist nach Art eines an sich bekannten Venturi-Mischers ausgeführt, bei welchem die am Luftansaugrohr 12 angesaugte Luft in einer Verengung 2a mit vermindertem Querschnitt unter gleichzeitiger Druckerniedrigung beschleunigt wird. Die Gaszuführungsleitung 13, in welcher ein Stellorgan 4 angeordnet ist, mündet am Umfang, typi scherweise über mehrere umfangsmäßig verteilte Bohrungen, in die Verengung 2a des Venturi-Mischers 2. Das Stellorgan 4 ist ein durchflussbegrenzendes Ventil, welches über einen damit gekoppelten Stellorganantrieb 4a verstellbar ist.
  • Im weiteren Verlauf des Ansaugtrakts 14 ist der Verdichter 10b eines Abgasturboladers 10 angeordnet, dessen Turbine 10a im Auslasstrakt 15 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist und vom Abgas derselben angetrieben wird. Dem Verdichter 10b des Abgasturboladers 10 nachgeordnet ist ein Gemischkühler 11 zum Abkühlen des vom Verdichter 10b verdichteten Gas-Luft-Gemischs sowie eine Drosselklappe 9, die mit einem Drosselklappenantrieb 9a gekoppelt und durch diesen einstellbar ist.
  • Ein elektronischer Motorregler 3 dient zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des in dem Venturi-Mischer 2 erzeugten Gas-Luft-Gemischs in Ansprüche auf eine Anzahl von Eingangsgrößen oder Eingangsparametern, die von entsprechenden Sensoren zuführbar sind. Die von den Sensoren zur Verfügung gestellten Größen bzw. Parameter repräsentieren dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1.
  • Eine Druckmessvorrichtung 5, die an dem Venturi-Mischer 2 vorgesehen ist, liefert ein Ausgangssignal, welches einen Differenzdruck Δpist zwischen dem Luftansaugrohr 12 vor der Verengung 2a und dem Druck in der Verengung 2a selbst wiedergibt und damit entsprechend dem Bernoulli'schen Gesetz den Massenstrom der über das Luftansaugrohr 12 zugeführten Brennluft repräsentiert. Eine Druckmessvorrichtung 6 gibt den absoluten Druck pabs der über das Luftansaugrohr 12 angesaugten Brennluft vor dem Venturi-Mischer 2 wieder. Eine Temperaturmessvorrichtung 7 gibt die Temperatur TLuft der im Luftansaugrohr 12 angesaugten Brennluft wieder. Eine Weitere Temperaturmessvorrichtung 8, die im Ansaugtrakt 14 vor den Einlässen der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist, erzeugt ein Ausgangssignal TGem, welches die Temperatur des vom Verdichter 10b des Abgasturboladers 10 verdichteten, durch den Gemischkühler 11 gekühlten Gas-Luft-Gemischs nach dem Passieren der Drosselklappe 9 und mehr oder weniger unmittelbar vor der Zuführung zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine 1 repräsentiert. Ein Drehzahlsensor 16 und ein Leistungssensor 17 an der Brennkraftmaschine 1 erzeugen jeweilige Ausgangssignale, die die Drehzahl n bzw. die abgegebene mechanische Leistung Pmech der Brennkraftmaschine 1 repräsentieren.
  • Alle diese Größen TLuft, pabs, Δpist, TGem, sowie Drehzahl n und mechanische Leistung Pmech werden über entsprechende Eingänge dem Motorregler 3 zur Verarbeitung zugeführt. Ausgänge des Motorreglers 3 sind mit dem Drosselklappenantrieb 9a für eine Einstellung der Drosselklappe 9 und mit dem Stellorganantrieb 4a zur Einstellung des Stellorgans 4 verbunden. Außerdem befinden sich an dem Motorregler 3 weitere Ein- und Ausgänge für sonstige Signale und Funktionen zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1, wie Anzeige- und Steuerfunktionen.
  • In einer nicht eigens dargestellten Speichervorrichtung des elektronischen Motorreglers 3 ist ein mehrdimensionales Kennlinienfeld abgelegt, welches für jeden regulären Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 einen Referenzwert oder Sollwert Δpsoll vorgibt, der den Luftmassenstrom im Luftansaugrohr 12 für den optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 unter den jeweiligen zutreffenden Betriebsbedingungen repräsentiert.
  • Für die Regelung des Mischungsverhältnisses des im Venturi-Mischer 2 erzeugten Gas-Luft-Gemischs wird am Venturi-Mischer 2 die Druckdifferenz Δpist abgenommen, welche dem über das Luftansaugrohr 12 zugeführten Luftmassenstrom entspricht, und mit der für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 vorgegebenen, aus dem Kennlinienfeld ausgelesenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen. Über den Stellorganantrieb 4a wird das Stellorgan 4 und über den Drosselklappenantrieb 4a die Drosselklappe 9 so eingestellt, dass das Mischungsverhältnis und/oder der Massenstrom der Luft und damit auch des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Angleichung der gemessenen Ist-Druckdifferenz Δpist an die durch das Kennlinienfeld vorgegebene Soll-Druckdifferenz Δpsoll eingestellt werden.
  • Die im Kennlinienfeld vorgegebene Soll-Druckdifferenz Δpsoll ist in erster Linie abhängig von der vom Leistungssensor 17 gemessenen Leistungsanforderung Pmech und von der vom Drehzahlsensor 16 gemessenen Drehzahl n der Brennkraftmaschine 1. Dies gibt sozusagen die ”Grobeinstellung” der im Kennlinienfeld abgespeicherten Soll-Druckdifferenz Δpsoll wieder. Die weiteren Parameter, die dem elektronischen Motorregler 3 als Eingangsgrößen zugeführt werden, nämlich der an der Druckmessvorrichtung 6 gemessene Absolutdruck pabs der Ansaugluft, die an der Temperaturmessvorrichtung 7 gemessene Temperatur TLuft derselben, sowie die von der Temperaturmessvorrichtung 8 gemessene Gemischtemperatur TGem liefern zusätzlich sozusagen die ”Feineinstellung” der Soll-Druckdifferenz Δpsoll im Kennlinienfeld.
  • Die Angleichung der von der Druckmessvorrichtung 5 gemessenen Ist-Druckdifferenz Δpist und der aus dem Kennlinienfeld des elektronischen Motorreglers 3 in Abhängigkeit von den genannten Eingangsparametern ausgelesene Soll-Druckdifferenz Δpsoll erfolgt in der Weise, dass die Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, der Massenstrom des dem Venturi-Mischer 2 über die Gaszuführungsleitung 13 zugeführten gasförmigen Kraft stoffs mittels des durch den Antrieb 4a angesteuerten Stellorgans 4 im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, die von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Leistung durch den Leistungssensor 17 gemessen wird, der Massenstrom des vom Venturi-Mischer 2 über den Ansaugtrakt 14 zugeführten Gas-Luft-Gemischs durch die vom Antrieb 9a angetriebene Drosselklappe 9 im Sinne einer weiteren Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, und die vorgenannten Schritte solange wiederholt werden bis der Unterschied zwischen der gemessenen Ist-Druckdifferenz Δpist und der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll kleiner als eine vorgegebene Toleranzgrenze ist.
  • Bei einer Abweichung zwischen der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll wird also die dem Venturi-Mischer 2 zugeführte Gasmenge mit Hilfe des Stellorgans 4 verändert. Dadurch ändert sich auch die Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Gas-Luft-Gemischs, was wiederum eine Änderung der von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Leistung Pmech zur Folge hat. Um eine extern vorgegebene Soll-Leistung Pmech konstant zu halten, wird nun wiederum mittels des Motorreglers 3 die Stellung der Drosselklappe 9 und damit die der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Gemischmenge verändert, was wiederum eine Änderung der angesaugten Luftmenge und damit auch eine Änderung der gemessenen Druckdifferenz Δpist am Gas-Luft-Mischer 2 zur Folge hat.
  • Der beschriebene Vorgang wird solange wiederholt, bis die gemessene Druckdifferenz Δpist und die Solldifferenz Δpsoll aus dem Kennfeld übereinstimmen bzw. eine vorgegebene Toleranzgrenze unterschreiten. Da für eine bestimmte Leistungsanforderung Pmech ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der durch das Stellorgan 4 geregelten zugeführten Gasmenge und der durch die Drosselklappe 9 mittelbar über die Gesamtmenge des Gemischs geregelte Menge der am Luftansaugrohr 12 angesaugten Luft besteht, d. h. es nur ein korrektes Mischungsverhältnis des Gas-Luft-Gemischs am Venturi-Mischer 2 gibt, wenn ein optimaler Betrieb für den durch die genannten Betriebsparameter definierten Betriebszustand stattfinden soll, ist eine Regelung des Kraftstoffgemischs in der genannten Weise möglich.
  • 2 zeigt ein regeltechnisches Schema der Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Eine Abweichung der gemessenen Ist-Leistung von der vorgegebenen Soll-Leistung (210) führt zu einer Veränderung der Stellung der Drosselklappe. Eine bestimmte Drosselklappenstellung bedeutet den Durchsatz einer tatsächlichen Luftmenge und einer tatsächlichen Gasmenge. Eine Abweichung der am Venturi-Mischer 2 gemessenen Ist-Druckdifferenz Δpist von der durch das Kennfeld des Motorreglers 3 vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll (230) führt zu einer Veränderung der zuzuführenden Soll-Gasmenge, welche bei Abweichung von der tatsächlich zugeführten Ist-Gasmenge (220) wiederum eine Änderung der Ist-Leistung bewirkt.
  • 3 schließlich zeigt eine Ablaufschema für ein Programm wie es zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemischs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung herangezogen werden kann. In Schritt 302 wird eine Soll-Leistung für die von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Leistung Pmech vorgegeben. In Schritt 305 wird die tatsächlich abgegebene Ist-Leistung Pmech mittels des Leistungssensors 17 gemessen. In Schritt 310 erfolgt ein Vergleich zwischen Soll-Leistung und Ist-Leistung. Besteht ein Unterschied zwischen beiden, erfolgt in Schritt 315 eine Veränderung der Stellung der Drosselklappe 9, was eine Veränderung von Luftmenge und Gasmenge nach sich zieht, Schritt 320. Danach erfolgt in Schritt 322 unter Verwendung des Kennfeldes eine Berechnung des Soll-Druckdifferenz Δpsoll. Wurde in Schritt 310 eine Übereinstimmung von Soll-Leistung und Ist-Leistung festgestellt, so erfolgt diese Berechnung in Schritt 322 direkt unter Umgehung der Schritte 315 und 320. In Schritt 325 erfolgt eine Messung der tatsächlichen Druckdifferenz Δpist am Venturi-Mischer 2. In Schritt 330 werden Δpsoll und Δpist verglichen. Bei Abweichung erfolgt eine Änderung der über die Gaszuführungsleitung 13 zugeführten Gasmenge mittels des Stellorgans 4 und dann ein Rücksprung zu Schritt 305, besteht keine Abweichung, so erfolgt der Rücksprung von Schritt 330 unmittelbar zur Messung der Ist-Leistung in Schritt 305.
  • Die vorstehend beschriebenen Regelungsalgorithmen sind Beispiele, die Regelung kann selbstverständlich auch in einer anderen Weise erfolgen, mit der Zielsetzung, die Druckdifferenzen Δpsoll und Δpist anzugleichen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Regelung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines jeweiligen Betriebszustands, bei dem der Kraftstoff in einem Gas-Luft-Mischer mit von der Brennkraftmaschine (1) angesaugter Brennluft gemischt und der Brennkraftmaschine (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas-Luft-Mischer ein Venturi-Mischer (2) verwendet wird, dass am Gas-Luft-Mischer (2) eine dem diesen durchsetzenden Luftmassenstrom entsprechende Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit einer für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von einer Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine vorgegeben wird, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll weiterhin in Abhängigkeit eines Absolutdrucks pabs am Venturi-Mischer (2), insbesondere in Abhängigkeit eines Absolutdrucks pabs der zugeführten Brennluft und in Abhängigkeit von einer Temperatur TLuft der zugeführten Brennluft vorgegeben wird, und dass ein Mischverhältnis und/oder ein Massenstrom des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Angleichung der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit folgender Parameter vorgegeben wird: Motordrehzahl n, Gemischtemperatur TGem.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit der genannten Größen aus einem abgespeicherten Kennfeld ausgelesen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Angleichung der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll erfolgt, indem die Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, der Massenstrom des dem Mischer (2) zugeführten gasförmigen Kraftstoffs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, eine von der Brennkraftmaschine (1) abgegebene Leistung gemessen wird, der Massenstrom des vom Mischer (2) zur Brennkraftmaschine (1) zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, und die vorgenannten Schritte wiederholt werden, bis der Unterschied zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll eine vorgegebene Toleranzgrenze unterschreitet.
  5. Vorrichtung zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemischs einer mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit eines jeweiligen Betriebs zustands, mit einem Gas-Luft-Mischer zum Mischen des Kraftstoffs mit von der Brennkraftmaschine (1) angesaugter Brennluft, und mit einem elektronischen Motorregler (3) zum Einstellen eines einem Massenstrom des dem Mischer (2) zugeführten Kraftstoffs begrenzenden Stellorgan (4) in Abhängigkeit von dem Motorregler (3) zugeführten, dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine repräsentierenden Eingangsgrößen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Luft-Mischer ein Venturi-Mischer (2) ist, dass am Gas-Luft-Mischer (2) eine Druckmessvorrichtung (5) zum Erfassen eines den den Mischer (2) durchsetzenden Luftmassenstrom repräsentierenden Ist-Differenzdrucks Δpist vorgesehen ist, dass der Motorregler (3) zum Einstellen des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Angleichung von gemessener Ist-Druckdifferenz Δpist und einer für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll vorgesehen ist, dass der Motorregler (3) dazu vorgesehen ist, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von einer Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine vorgegeben wird, dass der Motorregler (3) dazu vorgesehen ist, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit vom Absolutdruck pabs am Gas-Luft-Mischer (2), insbesondere in Abhängigkeit eines Absolutdrucks pabs der zugeführten Brennluft und in Abhängigkeit von einer Temperatur TLuft der zugeführten Brennluft vorgegeben wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorregler (3) dazu vorgesehen ist, dass die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit folgender Para meter vorgeben wird: Motordrehzahl n, Gemischtemperatur TGem.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorregler (3) mit einer Speichereinrichtung versehen ist, in welcher ein Kennfeld abgespeichert ist, aus welchem die Soll-Druckdifferenz Δpsoll in Abhängigkeit von den genannten Größen auslesbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorregler (3) zur Angleichung der Ist-Druckdifferenz Δpist und der Soll-Druckdifferenz Δpsoll vorgesehen ist, indem die Ist-Druckdifferenz Δpist gemessen und mit der vorgegebenen Soll-Druckdifferenz Δpsoll verglichen wird, ein Massenstrom des dem Gas-Luft-Mischer (2) zugeführten gasförmigen Kraftstoffs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, eine von der Brennkraftmaschine (1) abgegebene Leistung gemessen wird, ein Massenstrom des vom Mischer (2) zur Brennkraftmaschine (1) zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs im Sinne einer Verminderung des Unterschieds zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll verändert wird, und die vorgenannten Schritte wiederholt werden, bis der Unterschied zwischen Ist-Druckdifferenz Δpist und Soll-Druckdifferenz Δpsoll eine vorgegebene Toleranzgrenze unterschreitet.
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