-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
-
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 14/108,741, eingereicht am 17. Dezember 2013, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zweibrennstoff-Verbrennungsmotoren, insbesondere beschäftigt sie sich mit Systemen und Verfahren zum Lastabwurf für einen Zweibrennstoff-Verbrennungsmotor.
-
STAND DER TECHNIK
-
Ein Zweibrennstoffmotor ist ein Motor, der eine erste Brennstoffquelle, die bei bestimmten Betriebsbedingungen als die einzige Brennstoffquelle verwendet wird, und eine zweite Brennstoffquelle umfasst, die bei anderen Betriebsbedingungen in die erste Brennstoffquelle integriert wird. In bestimmten Anwendungen ist die erste Brennstoffquelle ein Dieselkraftstoff und die zweite Brennstoffquelle Erdgas. Der Dieselkraftstoff stellt in einigen Fällen die anfänglichen, niedrigen Betriebslaststufen bereit und wird für die Zündung des Erdgases bei höheren Lastbetrieben verwendet. Die Substitution von Dieselkraftstoff mit Erdgas verbessert das Hochlastverhalten und die Emissionsreduzierung, besonders wenn der Motor an Standorten eingesetzt wird, an denen Erdgas reichlich oder kostengünstig vorhanden ist.
-
Wenn der Motor im Zweibrennstoffmodus betrieben wird, wird Erdgas in das Einlasssystem eingeleitet. Das Luft-Erdgas-Gemisch von dem Einlasssystem wird in den Zylinder gesaugt, wie es auch in einem fremdgezündeten Motor geschehen würde, typischerweise jedoch mit einem mageren Luft-Brennstoff-Verhältnis. Gegen Ende des Verdichtungstakts wird Dieselkraftstoff eingespritzt, wie auch bei einem herkömmlichen Dieselmotor. Der Dieselkraftstoff entzündet sich und die Verbrennung des Diesels verursacht die Verbrennung des Erdgases. Der Zweibrennstoffmotor verbrennt in den Zylindern eine Mischung aus Luft und Brennstoff, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ein Zweibrennstoffmotor kann entweder komplett mit Dieselkraftstoff oder mit dem Substitutionsgemisch aus Diesel und Erdgas betrieben werden, im Allgemeinen kann er jedoch nicht nur mit Erdgas betrieben werden, außer wenn dem Zylinder eine zusätzliche Funkenvorrichtung bereitgestellt wird.
-
Zweibrennstoffmotoren stoßen während des Betriebs als Reaktion auf ein Lastabwurfereignis auf Schwierigkeiten. Während die Versorgung der Zylinder mit Diesel leicht unterbrochen werden kann, kann die Erdgasversorgung nicht so schnell unterbrochen werden. Als ein Ergebnis kann unverbrannter Brennstoff in das Abgassystem eindringen, wodurch möglicherweise eine unerwünschte Verbrennung des Brennstoffs in dem Abgassystem und/oder dem Nachbehandlungssystem auftreten kann. Daher besteht ein Bedarf an zusätzlichen Verbesserungen von Systemen und Verfahren für die Bereitstellung und Steuerung der Brennstoffversorgung in Zweibrennstoffmotoren.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Es werden einzigartige Systeme und Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Zweibrennstoffmotoren als Reaktion auf ein Lastabwurfereignis offenbart. Ein Lastabwurfereignis tritt auf, wenn sich die Last, die auf den Motor wirkt oder von dem Motor gefordert wird, plötzlich verringert. Zu Lastabwurfereignissen zählen eine plötzliche Abschaltung des Motors, die mechanische Abkopplung des Motors von der Last, beispielsweise durch Auslegen der Kupplung, wo eine elektrische Last auf einen Generator, der durch den Motor angetrieben wird, plötzlich verringert wird, die plötzliche Verringerung der geforderten Last, beispielsweise durch Loslassen eines Gaspedals, Schalten des Getriebes in den Leerlauf. Die Steuerverfahren senken oder verringern die Menge an unverbranntem gasförmigem Brennstoff, der als Reaktion auf die Bestimmung oder Feststellung eines Lastabwurfereignisses in das Abgas- und/oder Nachbehandlungssystem eindringt, um unbeabsichtigte Energiefreisetzung in dem Abgassystem zu minimieren. Unbeabsichtigte Energiefreisetzung in dem Abgassystem kann beispielsweise Emissionen erhöhen, Nachbehandlungskomponenten beschädigen und/oder eine unbeabsichtigte Verbrennung verursachen, welche Komponenten des Abgassystems beschädigt. Die Steuerverfahren können auch oder alternativ die Drehmomentausgabe des Motors als Reaktion auf die Bestimmung oder Feststellung eines Lastabwurfereignisses verringern. In einer Form ist das Lastabwurfereignis ein Anzeichen dafür, dass das von dem Motor geforderte Drehmoment um mehr als einen Schwellenwert als die aktuelle Drehmomentausgabe geringer ist. Die Steuerverfahren umfassen ferner das beträchtliche Verringern des Stroms der gasförmigen Brennstoffquelle zu dem Einlasssystem als Reaktion auf das Lastabwurfereignis durch zum Beispiel das Beenden des Stroms oder das Verringern des Stroms des gasförmigen Brennstoffs auf ein Minimum, während eine verringerte Rate der Versorgung mit dem Flüssigbrennstoff zu zumindest einem Teil der Vielzahl von Zylindern bereitgestellt wird.
-
In bestimmten Ausführungsformen können die Steuerverfahren ferner zumindest eines des Folgenden umfassen: Aufrechterhalten der Versorgung mit Flüssigbrennstoff in zumindest einem Teil der Zylinder, um zumindest einen Teil des übrigen gasförmigen Brennstoffs in dem Einlasssystem zu verbrennen; Verzögern eines Einspritzzeitpunkts von einem oder mehreren Zylindern des Motors, um das Ausgangsdrehmoment von dem Motor zu verringern; Schließen eines Einlass- und/oder Abgasventils, um die Menge des in die Zylinder des Motors eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs zu verringern und das Ausgangsdrehmoment des Motors zu verringern; Öffnen eines Verdichter-Bypasses in dem Einlasssystem; Öffnen eines Wastegates um eine Turbine oder einen Turbolader, um einen Ladedruck und ein Motordrehmoment zu verringern; Modulieren einer Turbine mit variabler Geometrie; selektives Beenden der Brennstoffversorgung in einem Teil der Zylinder des Motors, um ein Motordrehmoment zu verringern; und Ventildeaktivierung und/oder variable Ventilbetätigungssteuerung, um ein Ausgangsdrehmoment zu verringern.
-
Diese Kurzdarstellung ist bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die nachfolgend in den veranschaulichenden Ausführungsformen näher beschrieben sind. Diese Kurzdarstellung ist nicht dafür bestimmt, Schlüssel- und Wesensmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dazu bestimmt, als ein Hilfsmittel zur Beschränkung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden. Weitere Ausführungsformen, Formen, Aufgaben, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Nutzen werden sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ergeben.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Teils eines Verbrennungsmotorsystems mit einem Zweibrennstoffsystem.
-
2 ist eine weitere schematische Veranschaulichung eines Teils des Verbrennungsmotorsystems aus 1, die verschiedene Ausführungsformen eines Zweibrennstoffsystems zeigt.
-
3 ist ein Ablaufdiagramm von Prozeduren zur Steuerung des Betriebs eines Zweibrennstoffmotors als Reaktion auf ein Lastabwurfereignis.
-
BESCHREIBUNG DER VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Zum Zwecke der Förderung eines Verständnisses der Prinzipien der Erfindung wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, und eine spezifische Sprache wird zur Beschreibung derselben verwendet. Es versteht sich trotzdem, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, jegliche Änderungen und weitere Modifizierungen in den veranschaulichten Ausführungsformen und jegliche weitere Anwendungen der wie hier veranschaulichten Prinzipien der Erfindung, die sich dem Fachmann, auf den sich die Erfindung bezieht, normalerweise ergeben würden, werden hier betrachtet.
-
Mit Bezug auf 1 und 2 wird ein Verbrennungsmotorsystem 20 in schematischer Form veranschaulicht. Es wird auch ein Brennstoffversorgungssystem 21 in schematischer Form gezeigt, das mit dem Verbrennungsmotorsystem 20 betriebsfähig ist, um für einen Motor 30 eine Brennstoffversorgung aus einer ersten Brennstoffquelle 102 und einer zweiten Brennstoffquelle 104 bereitzustellen. Das Verbrennungsmotorsystem 20 umfasst einen Motor 30, der mit einem Einlasssystem 22 zur Bereitstellung eines Ladungsstroms zu dem Motor 30 und einem Abgassystem 24 zum Ausstoß von Abgasen verbunden ist. In bestimmten Ausführungsformen umfasst der Motor 30 einen magerläufigen Verbrennungsmotor wie einen Dieselmotor, der einen Primärbrennstoff, welcher ein Flüssigbrennstoff wie Dieselkraftstoff ist, und einen Sekundärbrennstoff verwendet, welcher ein gasförmiger Brennstoff wie Erdgas ist. Bei dem Sekundärbrennstoff kann es sich beispielsweise um Erdgas, Biogas, Methan, Propan, Ethanol, Generatorgas, Feldgas, Flüssigerdgas, komprimiertes Erdgas oder Deponiegas handeln. Andere Arten von Primär- und Sekundärbrennstoffen sind jedoch nicht ausgeschlossen, wie zum Beispiel ein beliebiger geeigneter Flüssigbrennstoff oder gasförmiger Brennstoff. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der Motor 30 sechs Zylinder 31a–31f in einer linearen Anordnung. Die Anzahl an Zylindern (zusammen als Zylinder 31 bezeichnet) kann jedoch eine beliebige Anzahl sein, und die Anordnung der Zylinder 31 kann eine beliebige Anordnung sein, und sie sind nicht auf die in 1 gezeigte Anzahl und Anordnung beschränkt.
-
Der Motor 30 umfasst einen Motorblock 70, der die Zylinder 31 zumindest teilweise definiert. Eine Vielzahl von Kolben (nicht gezeigt) kann verschiebbar innerhalb von entsprechenden Zylindern 31 angeordnet sein, um zwischen einer oberen Totpunktposition und einer unteren Totpunktposition zu pendeln. Jeder der Zylinder 31, sein jeweiliger Kolben und der Zylinderkopf bilden eine Verbrennungskammer. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der Motor 30 sechs derartige Verbrennungskammern. Es ist jedoch vorgesehen, dass der Motor 30 eine höhere oder geringere Anzahl an Zylindern und Verbrennungskammern umfassen kann und dass die Zylinder und Verbrennungskammern in einer „linearen” Konfiguration, einer „V”-Konfiguration oder in einer beliebigen anderen Konfiguration angeordnet sein können.
-
In einer Ausführungsform ist der Motor 30 ein Viertaktmotor. Das heißt, dass jeder Kolben jedes Zylinders 31 für einen vollständigen Motorzyklus (d. h. für zwei vollständige Kurbelwellenumdrehungen) sich durch einen Einlasstakt, einen Verdichtungstakt, einen Verbrennungs- oder Arbeitstakt und einen Auslasstakt bewegt. Während eines vollständigen Zyklus für den abgebildeten Sechszylinder-Motor gibt es daher sechs Takte, während welchen Luft in einzelne Verbrennungskammern von einer Einlassversorgungsleitung 26 gesaugt wird, und sechs Takte, während welchen Abgas zu einem Abgaskrümmer 32 geleitet wird.
-
Der Motor 30 umfasst Zylinder 31, die mit dem Einlasssystem 22 verbunden sind, um einen Ladungsstrom aufzunehmen, und die mit dem Abgassystem 24 verbunden sind, um Abgase abzugeben, die durch die Verbrennung des Primär- und/oder Sekundärbrennstoffs entstehen. Das Abgassystem 24 kann einem Turbolader 46 Abgase bereitstellen, obwohl ein Turbolader nicht notwendig ist. In noch anderen Ausführungsformen werden mehrere Turbolader umfasst, um Hochdruck- oder Niederdruck-Turboaufladungsstufen bereitzustellen, die den Einlassstrom verdichten.
-
Ferner kann das Abgassystem 24 mit dem Einlasssystem 22 durch eines oder beides von einem Hochdruck-Abgasrückführungs(EGR)-System 51 und einem Niederdruck-EGR-System 60 verbunden sein. Die EGR-Systeme 51, 60 umfassen einen Kühler 52, 62 bzw. einen Bypass 54, 64. In anderen Ausführungsformen sind eines oder beide der EGR-Systeme 51, 60 nicht bereitgestellt. Wenn bereitgestellt, stellt/stellen das/die EGR-System/e 51, 60 dem Motor 30 bei bestimmten Betriebsbedingungen Abgasrückführung bereit. In einer beliebigen EGR-Anordnung während zumindest bestimmten Betriebsbedingungen wird zumindest ein Teil des Abgasausstoßes des/der Zylinder/s 31 zu dem Motoreinlasssystem 22 zurückgeführt. Bei dem Hochdruck-EGR-System 51 zieht das Abgas von dem/den Zylinder/n 31 aus dem Abgassystem 24 vor der Turbine 48 des Turboladers 46 ab und vermischt sich mit dem Einlassstrom an einer Position nach dem Verdichter 50 des Turboladers 46 und vor einem Einlasskrümmer 28 des Motors 30. In dem Niederdruck-EGR-System 60 zieht das Abgas des/der Zylinder/s 31a–31f von dem Abgassystem 24 nach der Turbine 48 des Turboladers 46 ab und vermischt sich mit dem Einlassstrom an einer Position vor dem Verdichter 50 des Turboladers 46. Das zurückgeführte Abgas kann sich mit den Einlassgasen in einem Mischer (nicht gezeigt) des Einlasssystems 22 oder durch eine beliebige andere Anordnung vermischen. In bestimmten Ausführungsformen kehrt das Abgas direkt zu dem Einlasskrümmer 28 zurück.
-
Das Einlasssystem 22 umfasst eine oder mehrere Einlassversorgungsleitungen 26, die mit einem Motoreinlasskrümmer 28 verbunden sind, der den Ladungsstrom an die Zylinder 31 des Motors 30 verteilt. Das Abgassystem 24 ist auch durch einen Abgaskrümmer 32 mit dem Motor 30 gekoppelt. Das Abgassystem 24 umfasst eine Abgasleitung 34, die sich von dem Abgaskrümmer 32 zu einem Abgasventil erstreckt. In der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die Abgasleitung 34 zu der Turbine 48 des Turboladers 46. Die Turbine 48 umfasst ein Ventil wie ein steuerbares Wastegate 70 oder einen anderen geeigneten Bypass, der betriebsfähig ist, um zumindest einen Teil des Abgasstroms von der Turbine 48 zu umgehen, um einen Ladedruck und ein Motordrehmoment bei bestimmten Betriebsbedingungen zu verringern. In einer anderen Ausführungsform ist die Turbine 48 eine Turbine mit variabler Geometrie mit einer größenregulierbaren Einlassöffnung. In einer anderen Ausführungsform ist das Abgasventil eine Abgasdrossel, die geschlossen oder geöffnet werden kann.
-
Ein Nachbehandlungssystem (nicht gezeigt) kann mit einer Auslassleitung 68 verbunden sein. Das Nachbehandlungssystem kann beispielsweise Oxidationsvorrichtungen (DOC), Vorrichtungen zur Partikelentfernung (DPF, CDPF), Vorrichtungen zum Absorbieren oder Reduzieren von Bestandteilen (SCR, AMOX, LNT), Reduktionssysteme und, wenn gewünscht, andere Komponenten umfassen.
-
In einer Ausführungsform ist die Abgasleitung 34 über den Strom an den Abgaskrümmer 32 gekoppelt, und sie kann eine/n oder mehrere Zwischenstromkanäle, -leitungen oder andere Strukturen aufweisen. Die Abgasleitung 34 erstreckt sich zu der Turbine 48 des Turboladers 46. Der Turbolader 46 kann ein beliebiger, in der Technik bekannter Turbolader sein, einschließlich Turbinenturbolader mit variabler Geometrie und Turbolader mit Wastegate. Der Turbolader 46 kann auch mehrere Turbolader umfassen. Die Turbine 48 ist über eine Welle 49 mit dem Verdichter 50 verbunden, der über den Strom mit der Einlassversorgungsleitung 26 gekoppelt ist.
-
Der Verdichter 50 erhält einen Frischluftstrom von einer Einlassluftversorgungsleitung 23. Die zweite Brennstoffquelle 104 kann auch an oder vor dem Einlass mit dem Verdichter 50 über den Strom gekoppelt sein, der, wie unten genauer behandelt, die Menge an unverbranntem Sekundärbrennstoff in der Einlassleitung 26 minimiert, wenn der Strom von der zweiten Brennstoffquelle 104 beendet wird. Das Einlasssystem 22 umfasst ferner einen Verdichter-Bypass 72, der eine nachgelagerte oder Auslassseite des Verdichters 50 mit einer vorgelagerten oder Einlassseite des Verdichters 50 verbindet. Der Verdichter-Bypass 72 umfasst ein Steuerventil 74, das selektiv geöffnet wird, um es dem Ladungsstrom zu gestatten, zu der Einlassseite des Verdichters 50 zurückzukehren, um bei bestimmten Betriebsbedingungen Verdichterpumpen zu verringern, zum Beispiel, wenn eine Einlassdrossel 76 geschlossen wird. Die Einlassversorgungsleitung 26 kann einen Ladeluftkühler 36 nach dem Verdichter 50 und der Einlassdrossel 76 umfassen. In einer anderen Ausführungsform ist ein Ladeluftkühler 36 in dem Einlasssystem 22 vor der Einlassdrossel 76 angeordnet. Der Ladeluftkühler 36 kann innerhalb der Einlassluftversorgungsleitung 26 zwischen dem Motor 30 und dem Verdichter 50 angeordnet sein und beispielsweise einen Luft/Luft-Wärmetauscher, einen Luft/Flüssigkeit-Wärmetauscher oder eine Kombination aus beiden darstellen, um den Transfer thermischer Energie zu oder aus dem zu dem Motor 30 gerichtetem Strom zu ermöglichen.
-
Bei dem Betrieb des Verbrennungsmotorsystems 20 wird Frischluft durch eine Einlassluftzufuhrleitung 23 zugeführt. Der Frischluftstrom oder kombinierte Ströme kann/können gefiltert, ungefiltert und/oder auf eine beliebige Weise aufbereitet sein, entweder vor oder nach dem Mischen mit dem EGR-Strom aus den EGR-Systemen 51, 60, sofern bereitgestellt. Das Einlasssystem 22 kann Komponenten umfassen, die konfiguriert sind, um das Einleiten des Ladungsstroms in den Motor 30 zu ermöglichen oder zu steuern, und es kann eine Einlassdrossel 76, einen oder mehrere Verdichter 50 und einen Ladeluftkühler 36 umfassen. Die Einlassdrossel 76 kann vor oder nach dem Verdichter 50 über einen Fluidkanal verbunden sein, und sie kann konfiguriert sein, um einen Strom aus atmosphärischer Luft und/oder einen gemischten Luft/EGR-Strom zu dem Motor 30 zu regulieren. Der Verdichter 50 kann ein Verdichter mit fester oder variabler Geometrie sein, der konfiguriert ist, um Luft oder ein Luft-Brennstoff-Gemisch von der Brennstoffquelle 104 zu erhalten und die Luft oder den gemischten Strom vor dem Motor 30 auf ein vorgegebenes Druckniveau zu verdichten. Der Ladungsstrom wird durch den Verdichter 50 unter Druck gesetzt und durch den Ladeluftkühler 36 geleitet und zu dem Motor 30 durch die Einlassversorgungsleitung 26 zu dem Motoreinlasskrümmer 28 geliefert.
-
Mit weiterem Bezug auf 2 ist das Brennstoffsystem 21 konfiguriert, um dem Motor 30 eine Versorgung mit zwei Brennstoffen bereitzustellen. Das Brennstoffsystem 21 umfasst eine erste Brennstoffquelle 102 und eine zweite Brennstoffquelle 104. Die erste Brennstoffquelle 102 ist konfiguriert, um den Zylindern 31 mit einem oder mehreren Einspritzventilen an oder in der Nähe jedes Zylinders einen Strom eines ersten Brennstoffs bereitzustellen. Die zweite Brennstoffquelle 104 ist über einen Mischer oder eine Verbindung an oder benachbart zu einem Einlass des Verdichters 50 mit dem Einlasssystem 22 verbunden. In bestimmten Ausführungsformen umfasst jeder der Zylinder 31 zumindest ein Direkteinspritzventil zur Einleitung von Brennstoff in die Verbrennungskammer davon von einer Primärbrennstoffquelle wie der ersten Brennstoffquelle 102. Zusätzlich kann zumindest eins von einem Kanaleinspritzventil an jedem Zylinder oder einem Mischer an einem Einlass des Verdichters 50 zum Einleiten oder Einführen von Brennstoff aus der zweiten Brennstoffquelle 104 bereitgestellt sein, wobei der Ladungsstrom in die Zylinder 31 eingeleitet wird.
-
Die Brennstoffversorgung aus der ersten Brennstoffquelle 102 wird gesteuert, um bei bestimmten Betriebsbedingungen des Motors 30 die einzige Brennstoffversorgung bereitzustellen, und die Brennstoffversorgung aus der zweiten Brennstoffquelle 104 wird bereitgestellt, um die Brennstoffversorgung aus der ersten Brennstoffquelle 102 bei anderen Betriebsbedingungen zu substituieren, um dem Motor 30 einen Strom aus zwei Brennstoffen bereitzustellen. In den Ausführungsformen, in welchen die erste Brennstoffquelle 102 Dieselkraftstoff und die zweite Brennstoffquelle 104 Erdgas ist, ist ein Steuersystem mit einer Steuereinrichtung 200 konfiguriert, um den Strom des flüssigen Dieselkraftstoffs aus der ersten Quelle 102 und den Strom des gasförmigen Brennstoffs aus der zweiten Quelle 104 gemäß zum Beispiel der Motordrehzahl, den Motorlasten, Drücken in dem Einlasskrümmer und Brennstoffdrücken zu steuern.
-
Ein wie hier verwendetes Direkteinspritzventil umfasst eine Brennstoffeinspritzvorrichtung, die Brennstoff direkt in das Zylindervolumen einspritzt, und die in der Lage ist, Brennstoff in das Zylindervolumen einzuleiten, wenn das/die Einlassventile und Abgasventil/e geschlossen sind. Das Direkteinspritzventil kann strukturiert sein, um Brennstoff am oberen Ende des Zylinders oder an einer Seite des Zylinders einzuspritzen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Direkteinspritzventil strukturiert sein, um Brennstoff in eine Verbrennungsvorkammer einzuspritzen. Jeder Zylinder 31, wie zum Beispiel die in 2 veranschaulichten Zylinder 31a–d (die Zylinder 31e–31f werden aus Gründen der Kürze weggelassen, es versteht sich, dass die Anordnung und die Anzahl der Zylinder, wie hier behandelt, betrachtet wird), kann ein bzw. mehrere Direkteinspritzventile 116a–116d umfassen. Die Direkteinspritzventile 116a–116d können die Primärvorrichtung zur Brennstoffversorgung aus der ersten Brennstoffquelle 102 zu den Zylindern 31a–31d sein.
-
Ein wie hier verwendetes Kanaleinspritzventil umfasst eine beliebige Brennstoffeinspritzvorrichtung, die Brennstoff außerhalb des Motorzylinders in den Einlasskrümmer einspritzt, um das Luft-Brennstoff-Gemisch zu bilden. Das Kanaleinspritzventil spritzt den Brennstoff in Richtung des Einlassventils ein. Während des Einlasstakts saugt der sich nach unten bewegende Kolben das Luft-Brennstoff-Gemisch durch das offene Einlassventil und in die Verbrennungskammer ein. Jeder Zylinder 31 kann ein bzw. mehrere Kanaleinspritzventile 118a–118d umfassen. In einer Ausführungsform können die Kanaleinspritzventile 118a–118d die Primärvorrichtung zur Brennstoffversorgung aus der zweiten Brennstoffquelle 104 zu den Zylindern 31a–31d sein. In einer anderen Ausführungsform kann die zweite Brennstoffquelle 104 über einen Mischer 115 an einer Erdgasverbindung 114 vor dem Einlasskrümmer 28, wie zum Beispiel an dem Einlass des Verdichters 50 oder vor dem Verdichter 50, mit dem Einlasssystem 22 verbunden sein.
-
In bestimmten Ausführungsformen umfasst jeder Zylinder 31 zumindest ein Direkteinspritzventil, das in der Lage ist, den Zylindern 31 bei beliebigen Betriebsbedingungen die gesamte geplante Menge an Primärbrennstoff aus der ersten Brennstoffquelle 102 bereitzustellen. Die zweite Brennstoffquelle 104 stellt einen Strom aus einem zweiten Brennstoff zu jedem Zylinder 31 durch ein Kanaleinspritzventil oder eine Erdgasverbindung vor dem Einlasskrümmer 28 bereit, um einen zweiten Brennstoffstrom zu den Zylindern 31 bereitzustellen, um die gewünschten Betriebsergebnisse wie verbesserten Wirkungsgrad, verbesserte Brennstoffeffizienz, verbesserter Betrieb unter hohen Lasten und andere Ergebnisse zu erreichen.
-
Eine Ausführungsform des Systems 20 umfasst ein Brennstoffsystem 21 mit zumindest einer Brennstoffquelle 102, um einen Primärbrennstoffstrom zu allen Zylindern 31 bereitzustellen, und eine zweite Brennstoffquelle 104, die bei bestimmten Betriebsbedingungen einen zweiten Brennstoffstrom zu allen Zylindern 31 zusätzlich zu dem Primärbrennstoffstrom bereitstellt. Die erste Brennstoffquelle umfasst eine erste Brennstoffpumpe 105, die mit der Steuereinrichtung 200 verbunden ist, und die zweite Brennstoffquelle 104 umfasst in einer Ausführungsform eine zweite Brennstoffpumpe 106, die mit der Steuereinrichtung 200 verbunden ist. Jeder der Zylinder 31 umfasst ein Einspritzventil wie die Direkteinspritzventile 116a–116d, die mit jedem der veranschaulichten Zylinder 31a–31d aus 2 verknüpft sind. Die Direkteinspritzventile 116a–116d sind elektrisch mit der Steuereinrichtung 200 verbunden, um Brennstoffversorgungsbefehle zu empfangen, die einen Brennstoffstrom zu den jeweiligen Zylindern 31 gemäß einem Brennstoffversorgungsbefehl bereitstellen, der gemäß Betriebsbedingungen des Motors und Bedieneranforderungen durch Bezugnahme auf Brennstoffversorgungszuordnungen, Steueralgorithmen oder einer anderen in der Steuereinrichtung 200 gespeicherten Bestimmungsquelle bezüglich der Brennstoffversorgungsrate/-menge bestimmt wird. Die erste Brennstoffpumpe 105 ist mit jedem der Direkteinspritzventile 116a–116d über eine erste Brennstoffleitung 109 verbunden. Die erste Brennstoffpumpe 105 ist betriebsfähig, um einen ersten Brennstoffstrom von der ersten Brennstoffquelle 102 zu jedem der Zylinder 31a–31d in einer Rate, einer Menge und an einem Zeitpunkt bereitzustellen, welche durch die Steuereinrichtung 200 bestimmt wurden, um eine gewünschte Drehmoment- und Abgasausgabe der Zylinder 31 zu erreichen.
-
Die zweite Brennstoffpumpe 106 ist mit dem Einlass des Verdichters 50 über eine Erdgasverbindung 114 über eine zweite Brennstoffleitung 108 oder mit den Kanaleinspritzventilen 118 verbunden. In der Brennstoffleitung 108 und/oder an einer oder mehreren anderen Stellen in dem Brennstoffsystem 21 kann ein Absperrventil 112 bereitgestellt sein, das mit der Steuereinrichtung 200 verbunden ist. Die zweite Brennstoffpumpe 106 ist betriebsfähig, um einen zweiten Brennstoffstrom von der zweiten Brennstoffquelle 104 in einer Menge bereitzustellen, die durch die Steuereinrichtung 200 bestimmt wurde und eine gewünschte Drehmoment- und Abgasausgabe der Zylinder 31 erreicht. Ein Stromsteuerventil 117 kann bereitgestellt werden, um den Strom des gasförmigen Brennstoffs von der zweiten Brennstoffquelle 104 zu dem Motor 30 zu steuern. In einer anderen Ausführungsform wird die zweite Brennstoffpumpe 106 weggelassen und der Brennstoff wird unter Druck von einer unter Druck gesetzten zweiten Brennstoffquelle 104 zu der Verbindung 114 oder zu den Kanaleinspritzventilen 118 geleitet.
-
Das System 20 kann ferner einen verstellbaren Ventilbetätigungsmechanismus 140 umfassen, der mit den Einlassventilen 80a, 80b an zumindest einem der Zylinder 31 und mit den Abgasventilen 82a, 82b von zumindest einem der Zylinder 31 verbunden ist. Der verstellbare Ventilbetätigungsmechanismus 140 kann beispielsweise einen Nockenversteller und/oder eine Nockenwelle umfassen. Der verstellbare Ventilbetätigungsmechanismus 140 ist betriebsfähig, um das Hubprofil der Einlassventile 80a, 80b und/oder der Einlassventile 82a, 82b relativ zu dem Kurbelwinkel zu steuern. Wie hier verwendet, umfasst das Ändern des Hubprofils ein beliebiges oder eine Kombination von dem Ändern eines Zeitpunkts des Hubprofils, dem Ändern einer Dauer des Hubprofils, dem Ändern einer Amplitude des Hubprofils und dem Deaktivieren von zumindest einem von den Einlassventilen oder den Abgasventilen.
-
Die Steuereinrichtung 200 kann mit Betätigungsgliedern, Schaltern oder anderen Vorrichtungen, die mit den Brennstoffpumpen 105, 106, dem Absperrventil 112, dem Stromsteuerventil 117, der Einlassdrossel 76, dem Verdichter-Bypass-Ventil 74, dem Wastegate 70 oder einem Einlass zu einem VGT oder einer Abgasdrossel, dem verstellbaren Ventil betätigungsmechanismus 140 und/oder Einspritzventilen 116, 118 verknüpft sind, verbunden und konfiguriert sein, um jenen Steuerbefehle bereitzustellen, welche die Menge, den Zeitpunkt und die Dauer der Ströme des ersten und des zweiten Brennstoffs zu den Zylindern 31, den Ladungsstrom und den Abgasstrom zu regulieren, um die gewünschte Drehmoment- und Abgasausgabe bereitzustellen. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 200 mit dem Motor 30 verbunden und konfiguriert sein, um ein Lastabwurfereignis, das mit dem Motor 30 verknüpft ist, während des Betriebs des Motors 30 festzustellen. Ein Lastabwurfereignis kann zum Beispiel durch eine Schwellwertverringerung der auf den Motor 30 angewendeten Last, eine Schwellwertverringerung der vom Motors 30 geforderten Leistung, eine Schwellwertverringerung des Drehmoments in einer mit dem Motor verbundenen Antriebswelle und/oder einen Schwellwert oder eine plötzliche Erhöhung der Motordrehzahl oder der Motordrehzahl festgestellt werden. Die Schwellwertverringerung der angewendeten Last, der geforderten Leistung, die Drehmomentverringerung und/oder Schwellwerterhöhung der Motordrehzahl oder die Rate der Erhöhung der Motordrehzahl, welche ein Lastabwurfereignis anzeigen, können Abweichungen von Sollwerten entsprechen, welche bei dem typischen, normalen oder erwarteten Betrieb des Motors 30 vorliegen.
-
Wie oben behandelt, kann die Positionierung von jedem des Absperrventils 112, des Stromsteuerventils 117, der Einlassdrossel 76, des Verdichter-Bypass-Ventils 74, des Wastegates 70 und/oder der Einspritzventile 116, 118 und der An-/Aus-Status der Brennstoffpumpen 105, 106 durch Steuerbefehle von der Steuereinrichtung 200 gesteuert werden. In bestimmten Ausführungsformen der hier offenbarten Systeme ist die Steuereinrichtung 200 strukturiert, um bestimmte Vorgänge durchzuführen, um Motorvorgänge und die Brennstoffversorgung der Zylinder 31 durch das Brennstoffsystem 21 zu steuern, um die gewünschten Drehzahl- und Drehmomentausgaben bereitzustellen. In bestimmten Ausführungsformen bildet die Steuereinrichtung 200 einen Teil eines verarbeitenden Subsystems, welches eine oder mehrere Rechenvorrichtungen mit Speicher, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware umfasst. Die Steuereinrichtung 200 kann eine einzelne Vorrichtung oder eine verteilte Vorrichtung sein. und die Funktionen der Steuereinrichtung 200 können durch Hardware oder Software durchgeführt werden. Die Steuereinrichtung 200 kann innerhalb, teilweise innerhalb oder vollständig außerhalb einer Motorsteuereinrichtung (nicht gezeigt) enthalten sein. Die Steuereinrichtung 200 ist mit jedem Sensor oder Betätigungsglied in den gesamten hier offenbarten Systemen verbunden, einschließlich durch direkte Verbindung, Verbindung über Datenlink und/oder Verbindung mit anderen Steuereinrichtungen oder Teilen des verarbeitenden Subsystems, die der Steuereinrichtung 200 Sensor- und/oder Betätigungsdaten bereitstellen.
-
Bestimmte hier beschriebene Vorgänge umfassen Vorgänge, um einen oder mehrere Parameter zu bestimmen. Das Bestimmen, wie hier verwendet, umfasst das Empfangen von Werten durch ein beliebiges, in der Technik bekanntes Verfahren, einschließlich zumindest des Empfangens von Werten aus Datenlink- oder Netzwerkverbindung, des Empfangens eines elektronischen Signals (zum Beispiel eine Spannung, Frequenz, Stromstärke oder eines PWM-Signals), das indikativ für den Wert ist, des Empfangens eines Softwareparameters, der indikativ für den Wert ist, des Lesens des Werts aus einer Speicherstelle auf einem dauerhaften, computerlesbaren Speichermedium, des Empfangens des Werts als ein Laufzeitparameter durch beliebige, in der Technik bekannte Mittel und/oder durch Empfangen eines Werts, durch den der Parameter berechnet werden kann und/oder durch Referenzieren eines Standardwerts, welcher der Parameterwert ist.
-
Die folgende schematische Ablaufbeschreibung stellt eine veranschaulichende Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Reaktion auf ein Lastabwurfereignis während des Betriebsmodus der Versorgung mit zwei Brennstoffen des Verbrennungsmotorsystems 20 bereit. Wie hier verwendet, ist ein Zweibrennstoffsystem 21 ein Brennstoffsystem, in welchen ein Modus der Versorgung mit zwei Brennstoffen bereitgestellt wird, wobei jeder der Zylinder 31 des Motors 30 einen ersten Brennstoffstrom und bei bestimmten Betriebsbedingungen einen zweiten Brennstoffstrom zusätzlich zu dem ersten Brennstoffstrom aufnimmt. Es ist jedoch vorgesehen, dass das Zweibrennstoffsystem 21 durch eine Auswahl des Bedieners oder bei bestimmten Betriebsbedingungen in einem Modus mit einem Brennstoff aus der ersten Brennstoffquelle 102 betrieben werden kann. Die veranschaulichten Vorgänge sind nur als beispielhaft zu verstehen, und Vorgänge können kombiniert oder getrennt und hinzugefügt oder entfernt, sowie ganz oder teilweise neu geordnet werden, sofern das Gegenteil hier nicht explizit ausgedrückt wird. Bestimmte veranschaulichte Vorgänge können durch einen Computer wie die Steuereinrichtung 200 umgesetzt werden, der ein Computerprogrammprodukt auf einem dauerhaften computerlesbaren Speichermedium ausführt, wobei das Computerprogrammprodukt Anweisungen umfasst, die den Computer veranlassen, einen oder mehrere der Vorgänge auszuführen oder anderen Vorrichtungen Befehle zu erteilen, einen oder mehrere Vorgänge auszuführen.
-
In 3 wird eine Ausführungsform eines Ablaufdiagramms zum Betreiben eines Motors 30 mit einem Zweibrennstoffsystem 21 als Reaktion auf ein Lastabwurfereignis offenbart. Die Prozedur 300 beginnt, zum Beispiel beim Starten des Motors 30, bei 302. Bei Vorgang 304 werden die Betriebsbedingungen des Motors 30 bestimmt, um ein Lastabwurfereignis festzustellen. Die Motorbetriebsbedingungen, die ein Lastabwurfereignis anzeigen können, können beispielsweise eine Verringerung einer Motordrehmomentanforderung, einer Motordrehmomentausgabe um mehr als einen Schwellwert oder eine plötzliche Drehzahlerhöhung des Motors 30, von welchen irgendeine von einem erwarteten Sollwert aufgrund der aktuellen Betriebsbedingungen abweicht, umfassen. Andere Motorbetriebsbedingungen, die ein Lastabwurfereignis anzeigen können, können beispielsweise Notabschaltungsbedingungen, eine Bedienereingabe, eine Position eines Gaspedals, einen Getriebestatus und eine Kupplungsstellung umfassen.
-
Auf der Grundlage der Feststellung des Lastabwurfereignisses in Vorgang 304 fährt die Prozedur 300 mit Vorgang 306 fort, in welchem die Versorgung mit gasförmigem Brennstoff von der zweiten Brennstoffquelle 104 beispielsweise durch Schließen oder fast vollständiges Schließen eines Absperrventils beträchtlich verringert wird, sodass die Menge an geliefertem gasförmigem Brennstoff null oder eine minimale Menge ist, die eine gewünschte Drehmomentverringerung als Reaktion auf das Lastabwurfereignis bereitstellt. Das beträchtliche Verringern des Stroms des gasförmigen Brennstoffs kann beispielsweise das Beenden des Betriebs der Pumpe 106 für den gasförmigen Brennstoff und/oder das Schließen des Absperrventils 112 umfassen. In einer Ausführungsform ist das Absperrventil 112 an oder benachbart zu der Verbindung der Brennstoffleitung 108 mit dem Einlass des Verdichters 50 angeordnet, um die Menge an unverbranntem gasförmigem Brennstoff in dem Einlasssystem 22 zu verringern, wenn die Versorgung mit gasförmigem Brennstoff beträchtlich verringert wird.
-
Sobald der Strom des gasförmigen Brennstoffs von der zweiten Brennstoffquelle 104 in Vorgang 306 beträchtlich verringert wurde, fährt die Prozedur 300 mit Vorgang 308 fort, in welchem ein Vorgang durchgeführt wird, um das Eindringen von unverbranntem gasförmigem Brennstoff in dem Einlasssystem 22, der in dem Einlasssystem beispielsweise zwischen dem Verdichter 50 und den Zylindern 31 zurückbleibt, in das Abgassystem zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ umfasst der Vorgang 308 einen Vorgang zur Verringerung der Rate, mit der der Strom an unverbranntem gasförmigem Brennstoff in die Zylinder 31 eintritt. Vorgang 308 kann einen beliebigen oder eine Kombination der Vorgänge 310, 312, 314a, 314b, 314c, 316, 318, 320, 322 enthalten, um das Eindringen der Menge an unverbranntem gasförmigem Brennstoff in dem Einlasssystem in das Abgassystem zu verhindern oder die Menge zu verringern und/oder die Rate zu verringern, mit der der unverbrannte gasförmige Brennstoff in die Zylinder 31 eintritt, um das Motorausgangsdrehmoment zu verringern, wodurch eine mögliche Drehzahlübersteuerung durch den Motor 30 als Reaktion auf das Lastabwurfereignis verhindert wird.
-
Vorgang 310 umfasst das Senken der Dieselkraftstoffversorgungsrate von einer ersten Brennstoffversorgungsrate, die unmittelbar vor dem Lastabwurfereignis bereitgestellt wurde, auf eine zweite, niedrigere Rate, um die Erhöhung der Motordrehzahl zu kompensieren, wenn das Lastabwurfereignis stattfindet. Durch das Verhindern, dass die Dieselkraftstoffversorgung als Reaktion auf das Lastabwurfereignis vollständig gestoppt wird, wird ein Mindestniveau an Dieselkraftstoffversorgung aus der ersten Brennstoffquelle 102 während des Lastabwurfereignisses zurückbehaltenen. Das Eliminieren der Dieselkraftstoffversorgung eliminiert eine Entzündungsquelle und die Verbrennung von unverbranntem gasförmigem Brennstoff in dem Einlasssystem 22. Durch das Erhalten eines Mindestniveaus an Brennstoffversorgung zu den Zylindern 31 von der ersten Brennstoffquelle 102, das ausreichend ist, um ein Verbrennungsereignis in den Zylindern 31 zu erzeugen, kann zumindest ein Teil des verbleibenden gasförmigen Brennstoffs in dem Einlasssystem 21 in den Zylindern 31 während des Lastabwurfereignisses verbrannt werden, wodurch das Eindringen von unverbranntem gasförmigem Brennstoff in das Abgassystem 24 und/oder das Nachbehandlungssystem verhindert oder eliminiert wird.
-
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Prozedur 300 einen Vorgang 312, um die Einlassdrossel 76 zu schließen, um den Ladungsstrom zu verringern und eine schnelle Verringerung des Drehmoments des Motors 30 durch das Verringern der Menge oder der Rate zu ermöglichen, mit der unverbrannter gasförmiger Brennstoff in dem Luft-Brennstoff-Gemisch, d. h. in dem Ladungsstrom, in die Zylinder 31 eingeleitet wird. Vorgang 312 kann von einem Vorgang 314a begleitet werden, um das Wastegate 70 der Turbine 49 zu öffnen, um durch den Motor 30 erzeugte Ladedrücke und das Drehmoment weiter zu senken, wodurch die Drehmomentausgabe des Motors 30 verringert wird. In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Vorgang 314b das Schließen einer Abgasdrossel, um die Rate, mit der unverbrannter gasförmiger Brennstoff in den Zylinder eindringt, zu verringern. Das Schließen der Abgasdrossel verringert auch das durch den Motor erzeugte Drehmoment. In noch einer anderen Ausführungsform umfasst Vorgang 314c das Anpassen eines Einlasses einer Turbine mit variabler Geometrie in dem Abgassystem als Reaktion auf das Feststellen des Lastabwurfereignisses, um die Rate, mit der unverbrannter gasförmiger Brennstoff in die Zylinder eindringt, und die Drehmomentausgabe des Motors 30 zu verringern. Die Vorgänge 314a, 314b und 314c können als Reaktion auf das Feststellen des Lastabwurfereignisses mit oder ohne Schließen der Einlassdrossel 76 durchgeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann Vorgang 312 von Vorgang 316 begleitet werden, um das Bypass-Ventil 74 des Verdichter-Bypasses 72 zu öffnen, um zumindest einen Teil des Ladungsstromes zu dem Verdichtereinlass zurückzuleiten, wodurch Verdichterpumpen vermieden und das durch den Motor erzeugte Drehmoment verringert wird.
-
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Prozedur 300 einen Vorgang 318, um den Einspritzzeitpunkt des Dieselkraftstoffs in die Zylinder 31 zu verzögern, wodurch der Wirkungsgrad des Verbrennungsereignisses gesenkt wird, um die Motordrehmomentausgabe zu verringern. Die Prozedur 300 kann ferner einen Vorgang 320 umfassen, um Dieselkraftstoff von der ersten Brennstoffquelle 102 nur einem Teil der Zylinder 31 bereitzustellen oder in diese einzuspritzen. Zum Beispiel wird jeder zweite Zylinder 31 in der Zündfolge mit Brennstoff versorgt, während die übrigen Zylinder 31 nicht mit Brennstoff versorgt werden. Als Ergebnis werden Schwalle des Abgasprodukts der mit Diesel versorgten Zylinder 31 durch Schwalle von unverbranntem gasförmigem Brennstoff aus dem nicht mit Diesel versorgten Motor getrennt. Während ein Teil der Verbrennung von gasförmigem Brennstoff in dem Abgassystem dennoch erfolgen kann, verhindert Vorgang 320 die Ausbreitung einer Welle von unverbranntem gasförmigem Brennstoff in dem Abgassystem, da die Schwalle des Abgasprodukts als ein Puffer wirken, durch den die Schwalle von unverbranntem gasförmigen Brennstoff nicht in das Abgassystem gelangen können.
-
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Prozedur 300 einen Vorgang 322, um das Hubprofil der Abgasventile und/oder der Einlassventile eines oder mehrerer der Zylinder 31 zu ändern, um die Rate, mit der unverbrannter gasförmiger Brennstoff in die Zylinder eindringt, zu verringern. Das Ändern des Hubprofils kann beispielsweise das Ändern von einem oder mehreren des Zeitpunkts, der Dauer und/oder der Amplitude des Hubprofils von zumindest einem der Abgasventile oder der Einlassventile des Zylinders 31 umfassen. Insbesondere kann das Verringern des Hubs und/oder das Verringern der Dauer des Öffnungsereignisses des Einlass- und/oder Abgasventils verwendet werden, um die Rate, mit der unverbrannter gasförmiger Brennstoff in den Zylinder eindringt, zu verringern, und um das durch den Motor erzeugte Drehmoment zu verringern. Zusätzlich kann das Ändern des Hubprofils das Deaktivieren von einem oder mehreren der Einlassventile und/oder der Abgasventile von einem oder mehreren Zylindern 31 umfassen.
-
Die Prozedur 300 fährt mit dem konditionalen Vorgang 324 fort, um zu bestimmen, ob das Lastabwurfereignis abgeschlossen ist. Wenn der konditionale Vorgang 324 zu einem negativen Ergebnis kommt, kehrt die Prozedur 300 zu Vorgang 308 zurück und fährt wie oben behandelt fort. Wenn das Lastabwurfereignis abgeschlossen ist, endet die Prozedur 300 bei 326 und fährt mit dem normalen Betrieb des Systems 20 fort.
-
Verschiedene Aspekte der hier offenbarten Systeme und Verfahren werden betrachtet. Beispielsweise betrifft ein Aspekt ein Verfahren, welches das Betreiben eines Verbrennungsmotorsystems umfasst. Das Verbrennungsmotorsystem umfasst ein Einlasssystem, das mit einem Motor mit zumindest einem Zylinder und zumindest zwei Brennstoffquellen verbunden ist, die betriebsfähig mit dem Verbrennungsmotorsystem verbunden sind, um dem zumindest einen Zylinder einen Flüssigbrennstoff mit einer ersten Rate und dem Motor einen Strom an gasförmigen Brennstoff bereitzustellen, um eine Drehmomentausgabe zu erzeugen. Das Einlasssystem ist an den zumindest einen Zylinder gekoppelt, um einen Ladungsstrom von dem Einlasssystem zu einer Verbrennungskammer des zumindest einen Zylinders und einem Abgassystem bereitzustellen. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen eines Lastabwurfereignisses, das mit dem Verbrennungsmotor verknüpft ist, und, als Reaktion auf das Bestimmen des Lastabwurfereignisses, das Verringern der ersten Rate des Flüssigbrennstoffs zu dem zumindest einen Zylinder und das beträchtliche Verringern des Stroms des gasförmigen Brennstoffs zu dem Motor, wobei eine unverbrannte Menge an gasförmigem Brennstoff nach der beträchtlichen Verringerung des Stroms in dem Einlasssystem verbleibt. Das Verfahren umfasst ferner zumindest eines von dem Verhindern des Eindringens zumindest eines Teils der unverbrannten Menge an gasförmigem Brennstoff in das Abgassystem, um unbeabsichtigte Energiefreisetzung in dem Abgassystem zu minimieren, und dem Verringern der Rate, mit der unverbrannter Brennstoff in den zumindest einen Zylinder eindringt, um eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors zu verringern.
-
Gemäß eines anderen Aspekts wird ein System offenbart, das einen Verbrennungsmotor mit einer Vielzahl von Zylindern, ein Abgassystem, das konfiguriert ist, um Abgas von der Vielzahl von Zylindern aufzunehmen, und ein Einlasssystem, das konfiguriert ist, um einen Ladungsstrom zu der Vielzahl von Zylindern zu leiten, umfasst. Das Einlasssystem umfasst einen Verdichter zum Verdichten des Ladungsstroms. Das System umfasst ferner ein Brennstoffsystem mit einer ersten Brennstoffquelle, die betriebsfähig ist, um der Vielzahl von Zylindern einen Flüssigbrennstoff bereitzustellen, und mit einer zweiten Brennstoffquelle, die betriebsfähig ist, um einem Einlass des Verdichters einen gasförmigen Brennstoff zur Verdichtung mit dem Ladungsstrom bereitzustellen. Das System umfasst auch eine Steuereinrichtung, die mit dem Motor, der ersten Brennstoffquelle und der zweiten Brennstoffquelle verbunden ist. Die Steuereinrichtung ist konfiguriert, um ein Lastabwurfereignis zu bestimmen, das mit dem Motor verknüpft ist, während der Motor gleichzeitig zu dem gasförmigen Brennstoff in dem Ladungsstrom mit dem Flüssigbrennstoff mit einer ersten Rate versorgt wird, und, als Reaktion auf das Lastabwurfereignis, um die erste Rate des Flüssigbrennstoffs zu der Vielzahl von Zylindern zu verringern und um einen Strom des gasförmigen Brennstoffs zu dem Einlasssystem beträchtlich zu verringern. In einem Aspekt ist die Steuereinrichtung ferner konfiguriert, um das Erreichen des Abgassystems einer unverbrannten Menge an gasförmigem Brennstoff, der in dem Einlasssystem zurückbleibt, zu verhindern, um unbeabsichtigte Energiefreisetzung in dem Abgassystem zu minimieren. In einem anderen Aspekt ist die Steuereinrichtung konfiguriert, um die Rate, mit der die unverbrannte Menge an Brennstoff in die Zylinder eindringt, zu verringern, um die Drehmomentausgabe des Motors zu verringern.
-
Verschiedene Ausführungsformen der Systeme und Verfahren werden zum Verhindern des Eindringens der unverbrannten Menge an gasförmigem Brennstoff in dem Einlasssystem in das Abgassystem und/oder zum Verringern der Rate, mit der die unverbrannte Menge an gasförmigem Brennstoff in die Zylinder eindringt, um das Motorausgangsdrehmoment zu verringern, erwogen. In einer Ausführungsform wird zumindest einem Teil der Vielzahl von Zylindern Flüssigbrennstoff mit einer zweiten Rate bereitgestellt, die ausreichend ist, um die unverbrannte Menge an gasförmigem Brennstoff in dem Einlasssystem, die zu der Vielzahl von Zylindern strömt, zu verbrennen, um das Eindringen zumindest eines Teils des unverbrannten Brennstoffs in das Abgassystem zu verhindern. In einer weiteren Ausführungsform wird das Motorausgangsdrehmoment auch verringert, indem der Flüssigbrennstoff einem ersten Teil der Vielzahl von Zylindern nicht bereitgestellt wird, während einem zweiten Teil der Vielzahl von Zylindern Flüssigbrennstoff bereitgestellt wird. In noch einer anderen Ausführungsform wird ein Einspritzzeitpunkt des Flüssigbrennstoffs in zumindest einen Teil der Vielzahl von Zylindern verzögert, um das Motorausgangsdrehmoment zu verringern.
-
In einer anderen Ausführungsform wird die Rate, mit der der unverbrannte gasförmige Brennstoff in die Zylinder eindringt, gesteuert, um das Motorausgangsdrehmoment zu verringern. In einer Ausführungsform wird ein Wastegate einer Turbine in dem Abgassystem geöffnet oder ein Einlass zu einer Turbine mit variabler Geometrie angepasst, um einen Ladedruck des Einlasssystems zu verringern. In einer anderen Ausführungsform wird ein Drosselventil in dem Einlasssystem geschlossen und/oder ein Abgasventil in dem Abgassystem geschlossen. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verdichter-Bypass-Ventil in einem Verdichter-Bypass nach dem Verdichter geöffnet, um Verdichterpumpen nach dem Schließen des Drosselventils zu begrenzen. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Hubprofil von zumindest einem Zylindereinlassventil oder einem Zylinderabgasventil geändert. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform umfasst das Ändern des Hubprofils zumindest das Deaktivieren des Zylindereinlassventils oder das Deaktivieren des Zylinderabgasventils.
-
Obwohl die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist dies als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, wobei es sich versteht, dass nur bestimmte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurden. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass viele Modifikationen an den Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne wesentlich von dieser Erfindung abzuweichen. Dementsprechend gelten alle derartigen Modifikationen als in den Umfang dieser Offenbarung, wie in den folgenden Patentansprüchen definiert, einbezogen.
-
Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass dann, wenn Begriffe wie beispielsweise „ein”, „zumindest ein” oder „zumindest ein Teil” verwendet werden, es nicht beabsichtigt ist, den Anspruch lediglich auf ein Element zu beschränken, außer in dem Anspruch ist ausdrücklich das Gegenteil gesagt. Wenn ferner der Ausdruck „zumindest ein Teil” und/oder „ein Teil” verwendet wird, kann das Element einen Teil und/oder die Gesamtheit des Elements umfassen, außer es ist ausdrücklich das Gegenteil gesagt.
