EP2242917A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine

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EP2242917A1
EP2242917A1 EP09712750A EP09712750A EP2242917A1 EP 2242917 A1 EP2242917 A1 EP 2242917A1 EP 09712750 A EP09712750 A EP 09712750A EP 09712750 A EP09712750 A EP 09712750A EP 2242917 A1 EP2242917 A1 EP 2242917A1
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EP
European Patent Office
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fuel
air
mixture
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09712750A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Gruber
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Innio Jenbacher GmbH and Co OG
Original Assignee
GE Jenbacher GmbH and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Jenbacher GmbH and Co OHG filed Critical GE Jenbacher GmbH and Co OHG
Publication of EP2242917A1 publication Critical patent/EP2242917A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine with a compression device, wherein in the compression device, an air / fuel mixture is compressed, wherein the cylinder of the engine supplied air / fuel ratio X 2 of the air / fuel mixture is changed depending on the load of the internal combustion engine. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine and a control device.
  • Port injection means a fuel inlet device in the intake line directly in front of the cylinder heads or the intake valves of the engine. About this fuel inlet means of the complete fuel cylinder can be supplied individually as required.
  • the object of the present invention is therefore firstly to provide a method in which the disadvantages of the prior art are avoided. In particular, backflashes from the combustion chamber into the region of the fuel inlet, the compression device and optionally the air / fuel mixing device should be avoided.
  • an internal combustion engine and a control device for operating an internal combustion engine, with which this object is achieved, are provided.
  • the air / fuel mixture has such a high air / fuel ratio ⁇ i upstream of the intake tract that it is not flammable under the conditions in the compression device and / or upstream of the compression device and the mixture is enriched only after the compression device, a reignition can take place almost completely excluded in the inlet tract.
  • DE 103 39 854 A1 describes a lubrication of the mixture after the compression device, it only solves problems associated with loader pressure loss during load changes.
  • DE 103 39 854 A1 describes very clearly that only a small amount of gas is included in an already well homogenized gas-air mixture. The fat-liquoring of the mixture is consequently minimal in DE 103 39 854 A1 and a disclosure of the knowledge and technical teaching according to the invention is therefore not given.
  • the air / fuel ratio ⁇ 2 of the cylinder supplied air / fuel mixture is thereby reduced by the compressed air / fuel mixture after the compression device, fuel or a fuel / air mixture is supplied with lower ⁇ 3 .
  • this can be done, for example, by supplying either pure fuel or a fuel / air mixture with lower ⁇ 3 directly to an intake valve in the intake tract so as to grease the fuel / air mixture for combustion in the combustion chamber.
  • the compression device supplied fuel or fuel / air mixture supplied with lower ⁇ 3 is introduced directly into the cylinder or into the combustion chamber of the cylinder.
  • the method combines the known mixture charging with the port injection.
  • At least about 2/3 of the fuel is co-compressed with the combustion air via the compressor (mixture charging) while the remaining fuel is supplied to the cylinders immediately before or in the vicinity of the intake valves, for example, via a port injection device.
  • Compressor is compressed so chosen that it under the
  • Compressor device is not flammable.
  • Air / fuel mixture depends on the selected fuel and the prevailing pressure and temperature conditions.
  • ⁇ For (large) gas engines with lean operation ( ⁇ at about 1, 7), which represent the preferred field of application of the invention, one could settle ⁇ values in the range of ⁇ 2 as the fuel under the conditions usually occurring when using CH 4 as fuel, around that
  • the ⁇ -value could be significantly lower (eg, about 1.8), while at H 2
  • An internal combustion engine provides at least: an air inlet, a first fuel inlet, a fuel / air mixing device, wherein the air inlet and first fuel inlet open into the fuel / air mixing device, one downstream of the fuel / air mixing device compression device, a second fuel inlet, which is connected downstream of the compression device, a Ansaugverteiltechnisch, a cylinder in which a combustion chamber is formed and a control device or a control device, wherein the control device or control device controls or controls the fuel supply into the combustion chamber via the at least two fuel inlets depending on the operating condition of the internal combustion engine, the control device or the air / Fuel ratio A 1 of the air / fuel mixture, which is compressed in the compression device, so adjusted that it under the conditions in the compression device and / or upstream of the compression device is not ignitable.
  • control device keeps the air / fuel ratio ⁇ 1 supplied via the first fuel inlet substantially constant and, depending on the operating state of the internal combustion engine, controls the fuel supply, for example via actuators via the second fuel inlet.
  • actuators could be valves that regulate the amount of fuel.
  • the flow direction here is the direction of the gas flow of the fuel / air mixture from the fuel / air mixing device to the combustion chambers of the internal combustion engine. Upstream of the compression device therefore means the area opposite to the direction of the gas flow and indeed to the fuel / air mixing device.
  • the favorable process features already described above can be structurally transferred to the favorable embodiment variants of the internal combustion engine which are described in more detail below, so that not all favorable design variants are described again for reasons of clarity.
  • the second fuel inlet opens into the Ansaugverteiltechnisch or that the second fuel inlet is designed as a port injector or that the second fuel inlet opens directly into the combustion chamber of the cylinder.
  • Fig. 2 is a diagram air / fuel ratio ⁇ as a function of the engine load P as an embodiment for carrying out the method according to the invention and
  • Fig. 3 is a diagram of FIG. 2 as an alternative embodiment for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an overview of an internal combustion engine 1 comprising an air inlet 4, a first fuel inlet 5 and a fuel / air mixing device 6. Air inlet 4 and first fuel inlet 5 open into the fuel / air mixing device 6. Downstream follows a compression device 2, which is operated by an exhaust gas turbine 12. The exhaust gas turbine 12 is driven by exhaust gases 16 of the combustion of air / fuel mixtures in the cylinders 3 of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 shown comprises sixteen cylinders 3, which are fed with air / fuel mixture from the fuel / air mixing device 6 via a Ansaugverteiltechnisch 9. Before the air / fuel mixture flows into the Ansaugverteiltechnisch 9, the compressed in the compression device 2 air / fuel mixture is cooled in a mixture cooler 7 to the desired temperature.
  • the second fuel inlet 15 pure fuel is supplied in the illustrated embodiment of the actuator 10 in the form of valves or so-called port injectors in the area of the inlet valves is admitted.
  • the fuel from the second fuel inlet 15 is introduced directly into the cylinder 3.
  • a control device 14 now regulates the process by the amount of air / fuel mixture from the compression device 2 with low X 1 -WeIt via the throttle device 8 is regulated in dependence on the engine load P on a drive shaft 13 and additional fuel depending on the load P via the actuators 10th is supplied. Two embodiments of the method according to the invention are described in more detail in FIGS. 2 and 3.
  • a further alternative may provide that via the second fuel feed 15, instead of pure fuel, an air / fuel mixture having a ⁇ * - is introduced, which is lower than the A 1 -Weiii of the compressed air / fuel mixture.
  • Air / fuel mixture having a ⁇ * value which is lower than the A 1 -WeiIt of the compressed air / fuel mixture, for example, directly into the cylinder 3 or in the range of intake valves (ie just before the cylinders 3) are embedded.
  • the fuel is a gaseous fuel such as methane, which does not have to be pretreated beforehand, for example via a gasifier.
  • the second fuel which is supplied via the second fuel supply 15
  • a different fuel can be used, as that fuel which is supplied via the first fuel supply 5.
  • another propellant gas eg, H 2 as the second fuel, CH 4 as the first fuel
  • a liquid fuel may be used.
  • the second fuel may be supplied in liquid form such as by pressure liquefied hydrogen, liquefied CH 4 or higher hydrocarbon compounds.
  • a carburetor for the fuel is provided. With reference to FIGS. 2 and 3 preferred embodiments will be explained.
  • the majority of the fuel is, in the same manner as in the mixed-supercharged gas engines, metered or mixed before the compressor 2 of an exhaust gas turbine 12 of the combustion air.
  • This air / fuel mixture has a first A 1 -WeiIi.
  • an air / fuel mixture is burned with a second ⁇ 2 value.
  • a 2 is changed depending on the engine load P.
  • a ⁇ t represents the upper limit for the re-ignition in the mixture leading lines before the intake valves. The difference ⁇ from A 1 to A 2 thus decreases with increasing load P.
  • the mixing ratio of fuel to air becomes so lean is maintained that the air / fuel mixture under the conditions in the mixture lines (that is, that region upstream of the cylinder or the region upstream of the intake valves) is not ignitable.
  • the mixing ratio can be selected so that the laminar burning rate is very low and thus no more explosion waves can form.
  • high-loading natural gas lean-burn engines can be operated at full load with an A 2 value of about 1.7-1.9.
  • the regulation or control or the division of the amount of fuel to the two feeders 5, 15 can be made so that a fixed predetermined mixing ratio is set for the gas supply 4 before the compression device 2 (premix), for example via known gas mixing devices 6, the lowest allowed X 1 > ⁇ corresponds to cr j t value at which no risk of re-ignition over the entire power range P is given. For example, a constant over the entire load range P Mixing ratio ⁇ - ⁇ can be adjusted. Usually used for this purpose gas mixer with defined mixing cross sections.
  • FIG. 2 the course of a premix with natural gas as fuel is shown by way of example, which is constant over the load range P of the internal combustion engine.
  • the burned in the combustion chamber of the internal combustion engine ⁇ 2 increases continuously with increasing power. This represents the simplest case of a combination solution of
  • Changed boundary conditions such as changes in the propellant gas composition, can be compensated by regulating interventions in the adjusting device for the Gaszuzhouqueritese in the gas mixer, as usual in mixed-supercharged gas engines, so that an always correct operation is guaranteed.
  • the control and regulation of the port injection gas quantity is highly dynamic as required by the current or transient engine operation.
  • Setpoint specifications come, for example, from the ⁇ control device for the engine, taking into account further boundary conditions and requirement criteria, for example, if fast and problem-specific reactions have to be made in the event of load shedding or switching. Furthermore, the gas volume can be individually adjusted or adjusted via the port injection system for each cylinder.
  • the two fuel supply devices are decoupled in the embodiment shown and do not affect each other. For example, dynamic events (e.g., rapid changes in the amount of fuel delivered via port injection) will not affect the premix ⁇ i.

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Verdichtungseinrichtung (2), wobei in der Verdichtungseinrichtung (2) ein Luft/Brennstoffgemisch verdichtet wird, wobei in Abhängigkeit der Last (P) der Brennkraftmaschine (1) das einem Zylinder (3) der Brennkraftmaschine (1 ) zugeführte Luft/Brennstoffverhältnis ?2 des Luft/Brennstoffgemisches verändert wird, wobei das Luft/Brennstoffverhältnis ?1, des in der Verdichtungseinrichtung (2) verdichteten Luft/Brennstoffgemisches höher ist, als das Luft/Brennstoffverhältnis ?2 des Luft/Brennstoffgemisches das dem Zylinder (3) zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Luft/Brennstoffverhältniss (2) ?1 des Luftt/Brennstoffgemisches, welches in der Verdichtungseinrichtung verdichtet wird, so gewählt wird, dass es unter den Bedingungen in der Verdichtungseinrichtung und/oder stromaufwärts der Verdichtungseinrichtung nicht zündfähig ist.

Description

Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Verdichtungseinrichtung, wobei in der Verdichtungseinrichtung ein Luft/Brennstoffgemisch verdichtet wird, wobei in Abhängigkeit der Last der Brennkraftmaschine das einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführte Luft/Brennstoffverhältnis X2 des Luft/Brennstoffgemisches verändert wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine sowie eine Regeleinrichtung.
Bei gemischaufgeladenen Brennkraftmaschinen, d.h., solchen Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasmotoren, bei denen ein Luft/Brennstoffgemisch verdichtet wird, bevor es in den Brennraum eines Zylinders eingelassen wird, besteht die Gefahr, dass z.B. durch Rückzündungen aus dem Brennraum das Luft/Brennstoffgemisch in den Gemischleitungen bis hin zur Zusammenführung von Brennstoff und Luft vor dem Verdichter entflammt wird. Dadurch können, insbesondere in Folge des hohen Ladedruckes bei Volllast der Brennkraftmaschine hohe Explosionsdruckwellen entstehen. Vor allem bei großen Gasmotoren mit großvolumigen Gemischführenden Leitungen ist damit ein hohes Schadenspotenzial und Gefahrenpotential gegeben.
Große Gasmotoren ab etwa 3 MW Motorleistung werden aus diesem Grund in der Regel nicht mit Gemischaufladung sondern mit Port-Injection betrieben. Unter Port- Injection versteht man dabei eine Treibstoffeinlasseinrichtung in die Ansaugleitung unmittelbar vor den Zylinderköpfen oder den Einlassventilen des Motors. Über diese Treibstoffeinlasseinrichtungen kann der komplette Brennstoff zylinderindividuell je nach Erfordernissen zugeführt werden.
Einer der Nachteile der Port-Injection gegenüber der Gemischaufladung besteht in der Schwierigkeit, ein möglichst homogenes Gemisch im Brennraum der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Ein anderer gravierender Nachteil besteht darin, dass insbesondere bei Brennstoffen mit geringem Heizwert, große Volumina bei hohem Druck eingeblasen werden müssen. Dies erfordert große Treibstoffeinlassventile und große Kompressorleistung zur Erzeugung des erforderlichen Treibstoffdrucks. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einerseits ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere sollen Rückzündungen aus dem Brennraum in den Bereich des Brennstoffeinlasses, der Verdichtungseinrichtung und gegebenenfalls der Luft/Brennstoffmischeinrichtung vermieden werden. Außerdem soll eine Brennkraftmaschine sowie eine Regeleinrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, mit der diese Aufgabe gelöst wird, bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Verdichtungseinrichtung, wobei in der Verdichtungseinrichtung ein Luft/Brennstoffgemisch verdichtet wird, wobei in Abhängigkeit der Last der Brennkraftmaschine das einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführte Luft/Brennstoffverhältnis λ, des Luft/Brennstoffgemisches verändert wird ist daher vorgesehen, dass das dem Zylinder zugeführte Luft/Brennstoffgemisch ein niedrigeres Luft/Brennstoffverhältnis X2 aufweist, als das Luft/Brennstoffgemisch welches in der Verdichtungseinrichtung verdichtet wird.
Indem das Luft/Brennstoffgemisch in Richtung stromaufwärts des Einlasstraktes ein so hohes Luft/Brennstoffverhältnis λi aufweist, dass es unter den Bedingungen in der Verdichtungseinrichtung und/oder stromaufwärts der Verdichtungseinrichtung nicht zündfähig ist und eine Auffettung des Gemisches erst nach der Verdichtungseinrichtung erfolgt, kann eine Rückzündung in den Einlasstrakt beinahe vollständig ausgeschlossen werden. Die gattungsbildende DE 103 39 854 A1 beschreibt zwar einer Auffettung des Gemischs nach der Verdichtungseinrichtung, löst damit aber nur Probleme verbunden mit Laderdruckverlust bei Lastwechsel. Dabei beschreibt die DE 103 39 854 A1 ganz klar, dass nur eine kleine Gasmenge in ein bereits gut homogenisiertes Gas-Luftgemisch eingeschlossen wird. Die Auffettung des Gemischs ist folglich in der DE 103 39 854 A1 minimal und eine Offenbarung der erfindungsgemäßen Erkenntnis und technischen Lehre ist somit nicht gegeben.
Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Luft/Brennstoffverhältnis λ2 des dem Zylinder zugeführten Luft/Brennstoffgemisches dadurch verringert wird, indem dem verdichtetem Luft/Brennstoffgemisch nach der Verdichtungseinrichtung Brennstoff oder ein Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem λ3 zugeführt wird. Dies kann im bevorzugten Fall beispielsweise dadurch erfolgen, dass im Einlasstrakt direkt an einem Einlassventil entweder reiner Brennstoff oder ein Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem λ3 zugeführt wird um so das Brennstoff/Luftgemisch für die Verbrennung im Brennraum aufzufetten. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass nach der Verdichtungseinrichtung zugeführter Brennstoff oder zugeführtes Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem λ3 direkt in den Zylinder bzw. in den Brennraum des Zylinders eingelassen wird.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Verfahren die bekannte Gemischaufladung mit der Port-Injection kombiniert.
Im bevorzugten Fall werden mindestens ca. 2/3 des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft über die Verdichtungseinrichtung mitverdichtet (Gemischaufladung) während der restliche Brennstoff unmittelbar vor oder in der Nähe der Einlassventile der Zylinder beispielsweise über eine Port-Injectionsvorrichtung zugeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Luft/Brennstoffverhältnis λi des Luft/Brennstoffgemisch welches in der
Verdichtungseinrichtung verdichtet wird so gewählt wird, dass es unter den
Bedingungen in der Verdichtungseinrichtung und / oder stromaufwärts der
Verdichtungseinrichtung nicht zündfähig ist. Der genaue λ^Wert des
Luft/Brennstoffgemisches hängt dabei vom gewählten Brennstoff und den vorherrschenden Druck und Temperaturbedingungen ab. Bei (großen) Gasmotoren mit magerer Betriebsweise (λ bei ca. 1 ,7), die das bevorzugte Einsatzgebiet der Erfindung darstellen, könnte man bei den üblicherweise auftretenden Bedingungen beim Einsatz von CH4 als Brennstoff λ-Werte im Bereich von ≥ 2 ansiedeln, um das
Rückzündungsrisiko praktisch auf 0 zu minimieren. Bei anderen Brennstoffen, wie z.B. Biogas könnte der λ-Wert deutlich niedriger ausfallen (z.B. ca. 1.8), während bei H2
Verbrennung λ-Werte von über 2,1 günstig wären. Dennoch sollte der λrWert so hoch angesiedelt sein, dass die Vorteile der Gemischaufladung nicht verloren gehen. In der Praxis wird man daher in Abhängigkeit des jeweiligen Brennstoffes knapp den λ^Wert knapp oberhalb des kritischen Wertes ansiedeln.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine sieht zumindest vor: einen Lufteinlass, einen ersten Brennstoffeinlass, eine Brennstoff/Luftmischeinrichtung, wobei Lufteinlass und erster Brennstoffeinlass in die Brennstoff/Luftmischeinrichtung münden, eine der Brennstoff/Luftmischeinrichtung nachgeschaltete Verdichtungseinrichtung, einen zweiten Brennstoffeinlass, der der Verdichtungseinrichtung nachgeschaltet ist, eine Ansaugverteilleitung, einen Zylinder in dem ein Brennraum gebildet wird sowie eine Regeleinrichtung oder eine Steuereinrichtung, wobei die Regeleinrichtung oder Steuereinrichtung in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine die Brennstoffzufuhr in den Brennraum über die zumindest zwei Brennstoffeinlässe regelt oder steuert, wobei die Regeleinrichtung oder Steuereinrichtung das Luft/Brennstoffverhältnis A1 des Luft/Brennstofffgemisches, welches in der Verdichtungseinrichtung verdichtet wird, so einstellt, dass es unter den Bedingungen in der Verdichtungseinrichtung und/oder stromaufwärts der Verdichtungseinrichtung nicht zündfähig ist.
Dabei kann im bevorzugten Fall weiters vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung das über den ersten Brennstoffeinlass zugeführte Luft/Treibstoffverhältnis λ^ im Wesentlichen konstant hält und in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Brennstoffzufuhr beispielweise über Stellglieder über den zweiten Brennstoffeinlass regelt. Entsprechende Stellglieder könnten Ventile sein, die die Brennstoffmenge regeln. Als Strömungsrichtung ist dabei die Richtung des Gasflusses des Brennstoff/Luftgemischs von der Brennstoff/Luftmischeinrichtung zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine gemeint. Stromaufwärts der Verdichtungseinrichtung meint daher den Bereich entgegen der Richtung des Gasflusses und zwar bis zur Brennstoff/Luftmischeinrichtung.
Die bereits oben geschilderten günstigen Verfahrensmerkmale lassen sich natürlich strukturell auf die nachfolgend ausführlicher beschriebenen günstigen Ausführungsvarianten der Brennkraftmaschine übertragen, sodass aus Übersichtsgründen nicht alle günstigen Ausführungsvarianten erneut beschrieben werden. Günstigerweise kann vorgesehen sein, dass der zweite Brennstoffeinlass in die Ansaugverteilleitung mündet oder dass der zweite Brennstoffeinlass als Port-Injector ausgebildet ist bzw. dass der zweite Brennstoffeinlass direkt in den Brennraum des Zylinders mündet.
Neben dem zuvor beschriebenen Verfahren und der zuvor beschriebenen Brennkraftmaschine ist selbstverständlich auch ein Regeleinrichtung für ein solchen Verfahren sowie für eine solche Brennkraftmaschine erfindungsgemäß vorgesehen.
Weitere Vorteile und Details ergeben sich aus der Figur und der dazu gehörigen Figurenbeschreibung.
Es zeigen
Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine mit Regeleinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Diagramm Luft/Treibstoffverhältnis λ in Abhängigkeit von der Motorlast P als Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie
Fig. 3 ein Diagramm gemäß Fig. 2 als alternatives Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist in einer Übersichtsdarstellung eine Brennkraftmaschine 1 umfassend einen Lufteinlass 4, einen ersten Brennstoffeinlass 5 und eine Brennstoff/Luftmischeinrichtung 6 gezeigt. Lufteinlass 4 und erster Brennstoffeinlass 5 münden in die Brennstoff/Luftmischeinrichtung 6. Stromabwärts folgt eine Verdichtungseinrichtung 2, die von einer Abgasturbine 12 betrieben wird. Die Abgasturbine 12 wird von Abgasen 16 der Verbrennung von Luft/Brennstoffgemischen in den Zylindern 3 der Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Die gezeigte Brennkraftmaschine 1 umfasst sechzehn Zylinder 3, die mit Luft/Brennstoffgemisch aus der Brennstoff/Luftmischeinrichtung 6 über eine Ansaugverteilleitung 9 gespeist werden. Bevor das Luft/Brennstoffgemisch in die Ansaugverteilleitung 9 einströmt, wird das in der Verdichtungseinrichtung 2 verdichtete Luft/Brennstoffgemisch in einem Gemischkühler 7 auf die gewünschte Temperatur gekühlt. Die tatsächliche Menge an Luft/Brennstoffgemisch wird über die Drosseleinrichtung 8 reguliert. Ein zweiter Brennstoffeinlass 15, der der Verdichtungseinrichtung (2) nachgeschaltet ist mündet über eine Verteilleitung 11 zu den einzelnen Zylindern 3. Über den zweiten Brennstoffeinlass 15 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel reiner Brennstoff zugeführt der über Stellglieder 10 in der Form von Ventilen oder so genannten Port-Injektoren in den Bereich der Einlassventile eingelassen wird. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Brennstoff aus den zweiten Brennstoffeinlass 15 direkt in den Zylinder 3 eingelassen wird. Eine Regeleinrichtung 14 regelt nun das Verfahren indem in Abhängigkeit der Motorlast P an einer Antriebswelle 13 die Menge an Luft/Brennstoffgemisch aus der Verdichtungseinrichtung 2 mit niedrigem X1-WeIt über die Drosseleinrichtung 8 reguliert wird und zusätzlich Brennstoff je nach Last P über die Stellglieder 10 zugeführt wird. Zwei Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren sind in den Fig. 2 und 3 ausführlicher beschrieben.
Eine weitere Alternative kann vorsehen, dass über die zweiten Brennstoffzuführ 15 anstelle von reinem Brennstoff ein Luft/Brennstoffgemisch mit einem λ*-eingeleitet wird, das niedriger ist, als der A1-WeIi des verdichteten Luft/Brennstoffgemisches. In diesem
Fall wäre es möglich eine weitere Brennstoff/Luftmischeinrichtung im Bereich der zweiten Brennstoffzuführ 15 vorzusehen. Auch in diesem Fall kann das
Luft/Brennstoffgemisch mit einem λ*-Wert, der niedriger ist, als der A1-WeIt des verdichteten Luft/Brennstoffgemisches beispielsweise direkt in den Zylinder 3 oder in den Bereich der Einlassventile (also kurz vor den Zylindern 3) eingelassen werden.
Da das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel einen Gasmotor beschreibt, handelt es sich beim Brennstoff um einen gasförmigen Brennstoff wie z.B. Methan, der vorher nicht z.B. über einen Vergaser vorbehandelt werden muss. Als zweiter Brennstoff, der über die zweite Brennstoffzufuhr 15 zugeführt wird, kann dabei ein anderer Brennstoff verwendet werden, als jener Brennstoff, der über die erste Brennstoffzufuhr 5 zugeführt wird. Beispielsweise kann ein anderes Treibgas (z.B. H2 als zweiter Brennstoff, CH4 als erster Brennstoff) oder ein flüssiger Brennstoff verwendet werden. Abhängig vom Brennstoff kann der zweite Brennstoff in flüssiger Form wie z.B. durch Druck verflüssigter Wasserstoff, verflüssigtes CH4 oder höhere Kohlenwasserstoffverbindungen zugeführt werden. Gegebenenfalls ist dann noch ein Vergaser für den Brennstoff vorgesehen. Anhand der Fig. 2 und 3 werden bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert. Der überwiegende Teil des Brennstoffs wird, in gleicher Weise wie bei den gemischaufgeladenen Gasmotoren, vor der Verdichtungseinrichtung 2 einer Abgasturbine 12 der Verbrennungsluft zudosiert bzw. zugemischt. Diese Luft/Treibstoffgemisch weist einen ersten A1-WeIi auf. In der Brennkraftmaschine 1 wird ein Luft/Treibstoffgemisch mit einem zweiten λ2-Wert verbrannt. A2 wird in Abhängigkeit von der Motorlast P verändert. Bei Leerlaufdrehzahl n0 ist der A2-Wert niedriger als bei Volllast P= 100% des Motors. A^t stellt den oberen Grenzwert für die Rückzündung in die gemischführenden Leitungen vor den Einlassventilen dar. Der Unterschied Δλ von A1 zu A2 sinkt also mit steigender Last P. Im Gegensatz zur reinen Gemischaufladung wird das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Luft dabei so mager gehalten, dass das Luft/Brennstoffgemisch unter den Bedingungen in den Gemischleitungen (das ist also jener Bereich stromaufwärts der Zylinder bzw. dem Bereich stromaufwärts der Einlassventile) nicht zündfähig ist. Bei Verwendung von Brennstoffen mit extrem weiten Zündgrenzen, kann das Mischungsverhältnis so gewählt werden, dass die laminare Brenngeschwindigkeit sehr gering ist und sich damit keine Explosionswellen mehr ausbilden können. Beispielsweise können hochaufgeladene Erdgas-Magermotoren bei Volllast mit einem A2-Wert von etwa 1 ,7 - 1 ,9 betrieben werden. Die magere Zündgrenze λcrit. von Luft/Erdgasgemischen unter den Bedingungen, wie sie in den Gemischleitungen vorherrschen, beträgt etwa λcrit. = 2,1. In diesem Fall könnte etwa 80 % des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft mitverdichtet werden und nur ca. 20 % des Brennstoffes würden über die Port-Injection-Ventile 10 vor den Einlassventilen zugeführt werden. Bei Brennstoffen mit hohem Wasserstoffanteil (> 50 %) liegt das minimale λcrit., bei dem die Rückzündungsgefahr unkritisch wird, bei etwa 3. In diesem Fall ergibt sich folgende Aufteilung der Brennstoffmenge: Vor der Verdichtungseinrichtung ca. 77 %; über Port-Injection-Ventile 10 ca. 23 %. Die Regelung bzw. Steuerung bzw. die Aufteilung der Brennstoffmenge auf die zwei Zuführungen 5, 15 kann dabei so erfolgen, dass für die Gaszuführung 4 vor der Verdichtungseinrichtung 2 (Vormischung) beispielsweise über bekannte Gasmischeinrichtungen 6 ein fest vorgegebenes Mischungsverhältnis eingestellt wird, das dem geringsten erlaubten X1 > λcrjt-Wert entspricht, bei dem noch keine Rückzündungsgefahr über den gesamten Leistungsbereich P gegeben ist. Beispielsweise kann ein über den gesamten Lastbereich P konstantes Mischungsverhältnis λ-ι eingestellt werden. Üblicherweise verwendet man dazu Gasmischer mit definierten Mischquerschnitten.
In Fig. 2 ist beispielhaft der λ^Verlauf einer Vormischung mit Erdgas als Brennstoff dargestellt, das über dem Lastbereich P der Brennkraftmaschine konstant ist. Das in der Brennkammer der Brennkraftmaschine verbrannte λ2 steigt mit steigender Leistung kontinuierlich an. Dies stellt den einfachsten Fall einer Kombinationslösung von
Gemischaufladung und Port-Injection dar. Über die Port-Injection-Einrichtung strömen bei Leerlaufdrehzahl des Motors (n0) ca. 3% und bei 100 % Last P ca. 15% der Volllastgasmenge und stellt so den λ2-Wert für die Verbrennung auf den gewünschten
Wert ein.
Fig. 3 ist ein alternativer Verlauf des „Vormischlambdas" λi dargestellt, wobei das Gemisch bei Teillast magerer ist, als bei Volllast X1 (Teillast) > X1 (Volllast). Diese Verfahrensweise wird vorteilhaft dann angewendet, wenn insbesondere bei hohem Gasheizwert die Gasmenge bei Leerlauf bzw. niedriger Teillast für die Port-Injection- Ventile zu gering werden, und dadurch die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Dosiereinrichtungen problematisch werden.
Konzepte, die von Leerlauf n0 nach Volllast P=100% ein Abmagern der „Vormischlambdas" λi vorsehen, sind zwar grundsätzlich möglich, aus den dargelegten Überlegungen heraus jedoch weniger vorteilhaft.
Veränderte Randbedingungen, beispielsweise Veränderungen in der Treibgaszusammensetzung, können, wie bei gemischaufgeladenen Gasmotoren üblich, durch Regeleingriffe in die Verstellvorrichtung für den Gaszuführquerschnitte im Gasmischer kompensiert werden, sodass eine jederzeit korrekte Betriebsweise gewährleistet ist.
Im Gegensatz zur Brennstoffmenge, die über die Port-Injection-Einrichtung der Brennkraftmaschine zugeführt wird, sind an die Dynamik der Brennstoffzuführung vor der Verdichtungseinrichtung 2 keine hohen Anforderungen gestellt. Rasche Veränderungen im Mischungsverhältnis von Brennstoff und Luft vor der Verdichtungseinrichtung 2 sind bei kombinierter Anwendung von Gemischaufladung und Port-Injection nicht erforderlich. Dies erleichtert die Aufgaben für das Motormanagement und hat einen stabilisierenden Einfluss auf das λ-Regelsystem.
Die Steuerung und Regelung der Port-Injection-Gasmenge erfolgt hochdynamisch nach Anforderung des aktuellen bzw. transienten Motorbetriebes. Die
Sollwertvorgaben kommen beispielsweise von der λ-Regeleinrichtung für den Motor unter Berücksichtigung weitere Randbedingungen und Anforderungskriterien, beispielsweise, wenn bei Lastabwürfen oder -zuschaltungen rasch und problemspezifisch reagiert werden muss. Weiters kann die Gasmenge über das Port- Injection-System für jeden Zylinder individuell angepasst bzw. eingestellt werden.
Die beiden Brennstoffzufuhreinrichtungen sind im gezeigten Ausführungsbeispiel entkoppelt und beeinflussen sich gegenseitig nicht. Beispielsweise haben dynamische Vorgänge (z.B. schnelle Änderungen in der über die Portinjektion zugeführten Brennstoffmenge) dadurch keinen Einfluss auf das Vormisch-λi.
Grundsätzlich wäre auch ein Alternativbetrieb in der Art und Weise möglich, dass z.B. eine Umschaltung von reiner Port-Injection zu reiner Gemischaufladung bzw. umgekehrt vorgesehen ist. Weiters ist ein Verfahrenskonzept möglich, wo von der kombinierten Gemischaufladung/Port-Injection zur alleinigen Port-Injection oder zur alleinigen Gemischaufladung bzw. umgekehrt realisiert wird. Solche Konzepte können sinnvoll sein, bei alternativer Nutzung verschiedener Treibgase mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. bei Treibgas-Um- oder Zuschaltung bei Zumischung von alternativen Treibgasen). Nachfolgend sind die Vorteile des Lösungsvorschlages gegenüber den jeweiligen Standardverfahren in kurzer Form zusammengefasst:
Vorteile gegenüber reiner Portinjection:
• bessere Homogenisierung des Gemisches,
• geringere Empfindlichkeit gegenüber Ungenauigkeiten in der Port-Injection- Einrichtung, größere Fehlertoleranz)
• kleiner Einblaseventile erforderlich • geringere Gas-Kompressorleistungen erforderlich (insbesondere für Treibgase mit geringem Heizwert bzw. Treibgase, die nichtmit ausreichend hohem Druck verfügbar sind
• geringere Unterschiede in der Gaseinblasemenge zwischen Leerlauf und Volllast, und damit höhere Genauigkeit des Port-Injection-Systems bei Leerlauf und im Niedriglastbereich.
Vorteile gegenüber reiner Gemischaufladung
• Reduktion der Rückzündungsgefahr sowie Verringerung des Gefahrenpotenziales bei Rückzündungen (geringere Gemischenergie, Gemisch außerhalb der Zündgrenzen oder sehr geringe Brenngeschwindigkeit) - schnelleres Ansprechverhalten durch Vermeidung von Totzeiten (wichtig insbesondere für Inselbetriebsanwendungen)
• Möglichkeit, Zylinder ab- und zuzuschalten, ohne dass Rückzündungen und Verpuffungen befürchtet werden müssen.
• Möglichkeit einer zylinderindividuellen Gemischregelung (z.B. Gleichstellung der Zylinder)
Den Vorteilen steht nur ein geringer Zusatzaufwand gegenüber den reinen Verfahren entgegen. Dabei ist grundsätzlich der Aufwand für Port-Injection-Konzepte wesentlich größer als für Gemischaufladung. Insbesondere bei großen Motoren ist die reine
Gemischaufladung aus Sicherheitsgründen nicht mehr Vertretbar. Solche Motoren werden in der Regel mit Port-Injection-Konzepten ausgeführt. Der Zusatzaufwand für ein Kombinationsverfahren (Port-Injection + Gemischaufladung) ist in solchen Fällen relativ gering, der Nutzen hingegen wie oben dargestellt erheblich.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Verdichtungseinrichtung (2), wobei in der Verdichtungseinrichtung (2) ein Luft/Brennstoffgemisch verdichtet wird, wobei in Abhängigkeit der Last (P) der
Brennkraftmaschine (1) das einem Zylinder (3) der Brennkraftmaschine (1) zugeführte Luft/Brennstoffverhältnis λ2 des Luft/Brennstoffgemisches verändert wird, wobei das Luft/Brennstoffverhältnis λ-, des in der Verdichtungseinrichtung (2) verdichteten Luft/Brennstoffgemisches höher ist, als das Luft/Brennstoffverhältnis λ2 des Luft/Brennstoffgemisches das dem Zylinder (3) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft/Brennstoffverhältnis X1 des Luft/Brennstoffgemischs, welches in der Verdichtungseinrichtung (2) verdichtet wird, so gewählt wird, dass es unter den Bedingungen in der Verdichtungseinrichtung (2) und / oder stromaufwärts der Verdichtungseinrichtung (2) nicht zündfähig ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Luft/Brennstoffverhältnis λ2 des Luft/Brennstoffgemisches das dem Zylinder (3) zugeführt wird verringert wird, indem dem verdichtetem Luft/Brennstoffgemisch nach der Verdichtungseinrichtung (2) Brennstoff oder ein
Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem Luft/Brennstoffverhältnis λ* zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Verdichtungseinrichtung (2) zugeführter Brennstoff oder zugeführtes
Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem Luft/Brennstoffverhältnis λ* direkt in den Zylinder (3) eingelassen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Verdichtungseinrichtung (2) zugeführter Brennstoff oder zugeführtes
Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem λ* im Bereich der Einlassventile des Zylinders (2) eingelassen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft/Brennstoffverhältnis λ-, des Luft/Brennstoffgemisch welches in der Verdichtungseinrichtung (2) verdichtet wird so hoch (X1 > λcήi) gewählt wird, dass es unter den Bedingungen im Bereich vor der Zufuhr von Brennstoff oder Brennstoff/Luftgemisch mit niedrigerem λ* . nicht zündfähig ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Verdichtungseinrichtung (2) zugeführte Brennstoff ein anderer Brennstoff ist als der in der Verdichtungseinrichtung verdichtet Brennstoff.
7. Brennkraftmaschine (1) umfassend zumindest a. einen Lufteinlass (4), b. einen ersten Brennstoffeinlass (5), c. eine Brennstoff/Luftmischeinrichtung (6), wobei Lufteinlass (4) und erster Brennstoffeinlass (5) in die Brennstoff/Luftmischeinrichtung (6) münden, d. eine der Brennstoff/Luftmischeinrichtung (6) nachgeschaltete Verdichtungseinrichtung (2), e. einen zweiten Brennstoffeinlass (15), der der Verdichtungseinrichtung (2) nachgeschaltet ist, f. eine Ansaugverteilleitung (9), g. einen Zylinder (3) in dem ein Brennraum gebildet wird sowie h. eine Regeleinrichtung (14) oder Steuereinrichtung wobei die Regeleinrichtung (14) oder Steuereinrichtung in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine die Brennstoffzufuhr in den
Brennraum über die zumindest zwei Brennstoffeinlässe (5, 15) regelt oder steuert, wobei die Regeleinrichtung (14) oder Steuereinrichtung das
Luft/Brennstoffverhältnis A1 des Luft/Brennstofffgemisches, welches in der
Verdichtungseinrichtung (2) verdichtet wird, so einstellt, dass es unter den Bedingungen in der Verdichtungseinrichtung (2) und/oder stromaufwärts der
Verdichtungseinrichtung (2) nicht zündfähig ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (14) das über den ersten Brennstoffeinlass (5) zugeführte Luft/Brennstoffverhältnis X1 im Wesentlichen konstant hält und in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) die Brennstoffzufuhr über den zweiten Brennstoffeinlass (15) regelt.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Brennstoffeinlass (15) in die Ansaugverteilleitung mündet.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Brennstoffeinlass (15) als Port-Injector (10) ausgebildet ist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Brennstoffeinlass (15) direkt in den Brennraum des Zylinders (3) mündet.
12. Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11.
13. Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2860195A1 (de) * 2009-12-01 2015-04-15 Boston Medical Center Corporation Behandlung von IgE-vermittelten Erkrankungen
JP5308466B2 (ja) * 2011-01-31 2013-10-09 三菱重工業株式会社 ガスエンジンの燃料ガス供給方法および装置
WO2013182316A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-12 Globo Hydro Power Gmbh Brennkraftmaschine
CA2798870C (en) * 2012-12-17 2014-07-22 Westport Power Inc. Air-enriched gaseous fuel direct injection for an internal combustion engine
US20140261333A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine control system having a variable orifice
CN104405536B (zh) * 2014-10-14 2015-05-27 潍坊力创电子科技有限公司 套管式内燃机进气机构
DE102019102887A1 (de) * 2019-02-06 2020-08-06 Man Energy Solutions Se Verfahren zum Betreiben eines Gasmotors oder eines in einem Gaskraftstoffbetriebsmodus betriebenen Dual-Fuel-Motors sowie entsprechender Motor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4230075A (en) * 1978-12-26 1980-10-28 Purification Sciences Inc. Internal combustion engine
US5413075A (en) * 1992-12-28 1995-05-09 Mazda Motor Corporation Gaseous fuel engine and air-fuel ratio control system for the engine
JP2001003774A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Tokyo Gas Co Ltd 副室式ガスエンジン及びその運転制御方法
US6640773B2 (en) * 2000-12-26 2003-11-04 Westport Research Inc. Method and apparatus for gaseous fuel introduction and controlling combustion in an internal combustion engine
US6371092B1 (en) * 2001-01-10 2002-04-16 Econtrols, Inc. Fuel system with dual fuel injectors for internal combustion engines
DE50204388D1 (de) * 2002-01-30 2006-02-09 Ford Global Tech Llc Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Erdgas
JP2003278570A (ja) * 2002-03-26 2003-10-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 希薄燃焼ガスエンジン及び発電装置
US7191768B2 (en) * 2002-08-09 2007-03-20 Isuza Motors Limited Gas fuel feed device
US6988492B2 (en) * 2003-06-12 2006-01-24 Michael Shetley Hydrogen and liquid fuel injection system
DE10339854A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-24 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine
DE102004037971A1 (de) * 2004-08-05 2006-02-23 Bayerische Motoren Werke Ag Verbrennungsmotor, insbesondere für Gasbetrieb
DE102004043934A1 (de) * 2004-09-11 2006-03-30 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
JP4655737B2 (ja) * 2005-04-22 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009103097A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009103097A1 (de) 2009-08-27
US20100275891A1 (en) 2010-11-04
AT506472B1 (de) 2011-01-15
JP2011512474A (ja) 2011-04-21
AT506472A1 (de) 2009-09-15
CN101932812A (zh) 2010-12-29

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