EP2556234A1 - Brennkraftmaschine und verfahren zum steuern des betriebs der brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine und verfahren zum steuern des betriebs der brennkraftmaschine

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EP2556234A1
EP2556234A1 EP11711021A EP11711021A EP2556234A1 EP 2556234 A1 EP2556234 A1 EP 2556234A1 EP 11711021 A EP11711021 A EP 11711021A EP 11711021 A EP11711021 A EP 11711021A EP 2556234 A1 EP2556234 A1 EP 2556234A1
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EP
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internal combustion
combustion engine
fuel
engine
operating load
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Withdrawn
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EP11711021A
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English (en)
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Peter Holand
Joachim Nutto
Sonja Adorf
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MAN Energy Solutions SE
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MAN Diesel and Turbo SE
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine and a method for controlling the operation of the internal combustion engine.
  • Compressor speed accelerates and thus promotes more air to the
  • a compressed air assist system leads to a significant increase in the operating costs of the internal combustion engine because of the compressed air consumed. Further, such a compressed air assist system also takes a certain amount of time to allow the compressor impeller to be as desired beschteunigen so that a speed drop of Brennkraftmascbine can not be completely avoided.
  • the invention has the object of providing a method with which the Radioiastaufschaitverhaiten an internal combustion engine can be improved in a simple way,
  • the invention is also based on the object to provide a configured for carrying out the method according to the invention internal combustion engine.
  • a method of controlling the operation of an internal combustion engine comprising: determining an operation load of the internal combustion engine, controlling the operation of the internal combustion engine based on a certain drive power
  • Operating load of the internal combustion engine is constant, and, when the operating load of the internal combustion engine increases by a predetermined amount, activating at least one Steuenkenniinie for modifying the standard control map, so that the driving power of the internal combustion engine increased wind.
  • Control characteristics for modifying the standard control map can be achieved in a simple, quick and cost-saving manner, a higher drive power of the internal combustion engine, such as a higher indexed moment, which in turn at a sudden load load on a lower Rotary speed break and a lower increase in the pollutant emission of the internal combustion engine leads.
  • the activation of the at least one control characteristic modifies the standard control map so that an injection time of internal combustion engine fuel is temporally advanced and / or an injection pressure of the engine fuel is increased, resulting in the ignition pressure of the engine Engine fuel is increased.
  • the injection instant of the internal combustion engine fuel with respect to a rotational angle is used for the temporal predverberation of the injection timing of the engine fuel.
  • the injection pressure of the engine fuel is increased by 200 bar to 400 bar when increasing the injection pressure of the engine fuel.
  • the at least one additional control characteristic is deactivated and the operation of the internal combustion engine with the unmodified standard control map is controlled as soon as the operating load of the internal combustion engine for a
  • the operating load in determining the operating load of the internal combustion engine, is determined to increase to the predetermined extent; when a time-dependent increase of a fuel charge for combustion in the internal combustion engine exceeds a predetermined time-dependent Greetslimit or if a ratio of fuel fill to an amount of air for combustion in the internal combustion engine exceeds a predetermined fuel-air ratio limit value or if a time-dependent decrease in a speed Internal combustion engine exceeds a predetermined time-dependent Brennkraftmascbinen- speed drop limit or when a time-dependent increase in the consumer power exceeds a predetermined time-dependent load rise limit.
  • a sudden load engagement is detected: with the aid of the fuel charge increase as a function of time or by means of a function fuel charge over air quantity (such as charge air quantity), as a function of the time or based on the RPM of the internal combustion engine, or with the help of load increase as a function of time.
  • Control characteristic activated to modify the standard control map.
  • Compressed air consumption) of the support system can be reduced.
  • the support system can be made smaller, which in addition costs can be saved.
  • an internal combustion engine comprises a control device which is adapted to carry out a method according to one, several or all of the above-described embodiments of the invention in any conceivable combination.
  • the control i may be hardware,
  • control device is integrated in an electronic engine control unit.
  • the standard control map optimized for steady-state operation with the associated characteristic curves and the preferably several additional characteristic curves for modifying the standard control map are in the control device e.g. stored in an electronic memory,
  • the internal combustion engine is formed by a large diesel engine and has a common rail fuel injection system coupled to the control device and an exhaust gas turbocharger for pressure-related
  • large diesel engines are understood to mean those which are e.g. to drive ships or used in power plants for generator drive.
  • the exhaust gas turbocharger has a compressed air assist system, wherein the compressed air assist system is coupled to the control device in a controlled manner, wherein the control device is set up
  • Fig. 1 shows a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention.
  • the internal combustion engine 1 shown in Fig. 1 is constituted by a large diesel engine (here, for example, a 12-cylinder V-engine) for operation (drive and / or power generation) of a ship (not shown)
  • a large diesel engine here, for example, a 12-cylinder V-engine
  • drive and / or power generation of a ship (not shown)
  • the internal combustion engine 1 has a control device 10, a common rail fuel injection system 20, an exhaust gas turbocharger 30 for pressurizing
  • Such an increase in the operating load of the internal combustion engine i by a predetermined amount can be e.g. by an increase in the load or speed of the ship initiated on the bridge of the ship or e.g. be caused in a diesel-electric system by sudden connection of a relevant electrical load.
  • the common rail fuel injection system 20 has two main fuel lines 21, 22, the two fuel rail lines 23, 24 of the common rail fuel injection system 20 via a controlled by the common rail - fuel injection system 20 fuel pump (not shown) with high pressure (up to 1600 bar) standing diesel fuel from a
  • Each of the fuel railways 23, 24 is connected via six fuel supply lines 25 and 26, respectively, to controllable fuel injectors at the six cylinders (not shown) of each longitudinal side of the twelve-cylinder internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine i (in particular also its fuel injectors) and their common rail fuel injection system 20 are respectively coupled to the control device 10 via control lines 1 and 27, wherein in an electronic memory (not shown) of the control device 10 a plurality of standard control maps for a stationary operation
  • the load load 43 is connected via a control line 44 to the control device 10.
  • the turbocharger 30 comprises an exhaust gas turbine 31> the output of an exhaust gas via an exhaust gas line 32 (not designated) de internal combustion engine 1 is connected, and via a connection 31 while the
  • Exhaust gas turbine 31 driven compressor 33 which is connected via a Ladeiuft effet 34 to an air inlet (not labeled) of the internal combustion engine 1.
  • the Abgasturboiader 30 is coupled via a Steuerieitung 35 control moderately with the control device 10 and is preferably also controlled, for example by means of adjustable guide means also on the stored in the control device 10 standard control maps.
  • Control line 42 coupled to the control device 10.
  • the control device 10 is arranged according to the invention, the
  • Compressed air assist system 40 to activate at a certain increase in the operating load of the internal combustion engine 10, so that the provided by the exhaust gas turbocharger 30 charge air amount for combustion in the internal combustion engine 1 is increased.
  • a plurality of additional control characteristics are also stored in the memory of the control device 10. This extra
  • Internal combustion engine 1 by means of sensors (not shown) in the control device 10 continuously determines the Betrtebslast the internal combustion engine 1.
  • the operation time of the Bfennkfaftmaschfrie 1 is constant (steady state operation)
  • the operation of the internal combustion engine 1 is controlled based on the stored in the control device 10 Standard Steuerkennefefder
  • the standard control map is modified to have an injection timing of
  • Engine fuel here diesel fuel
  • an injection pressure of the engine fuel is increased, with the result that the ignition pressure of the internal combustion engine is increased.
  • the injection pressure of the engine fuel is preferably increased by 200 bar to 400 bar.
  • Injection pressure and / or the ignition pressure can be achieved by the control device 10 via corresponding control of the fuel injectors and the fuel pump.
  • the additional control characteristics are determined by the control device 10
  • Disabled control device 10 and the operation of the internal combustion engine 1 gesured with the unmodified standard control map as soon as the operating load of the internal combustion engine 1 is constant for a predetermined period and / or a certain drive power of the internal combustion engine 1 is exceeded.
  • Control device 10 determines the operation load to increase to the predetermined extent: when a time-dependent increase of a fuel charge for combustion in the internal combustion engine 1 exceeds a predetermined time-dependent charge increase threshold or if a ratio of a fuel amount to the charge air amount for combustion in the internal combustion engine 1 exceeds a predetermined fuel-air ratio limit value or when a time-dependent increase in the consumer power exceeds a predetermined time-dependent load rise limit or when a time-dependent decrease in a rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine 1 a
  • control device 10 increases the operating load of the internal combustion engine 1 as a function of the extent and / or the duration of the increase in the operating load
  • control device 10 is configured, depending on the extent and / or the duration of the increase in the operating load

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Abstract

Brennkraftmaschine und Verfahren zum Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen einer Betriebslast der Brennkraftmaschine (1), Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine auf Basis eines eine bestimmte Antriebsleistung der Brennkraftmaschine realisierenden Standard-Steuerkennfeldes, wenn die Betriebslast der Brennkraftmaschine konstant ist, und, wenn sich die Betriebslast der Brennkraftrnaschine in einem vorbestimmten Ausmaß erhöht, Aktivieren von wenigstens einer Steuerkennlinie zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes, so dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine erhöht wird.

Description

Brennkraftmaschine und Verfahren zum
Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine.
Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Common-Rail-Dieseimotoren, haben für die Steuerung ihres Betnebs verschiedene Kennfelder, weiche für einen
stationären Betrieb (Betrieb der ßrennkraftmaschine ohne plötzliche
Betriebslastanderung bzw Betriebsiastaufschaltung) optimiert sind
Bei mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Brennkraftmaschinen kommt derzeit ein Druckluftunterstützungssystem zum Einsatz, um bei einer plötzlichen Betriebsiastaufschaltung die Drehzahl des Verdichters des Abgasturboladers zu erhöhen. Bei dieser Form von Drehzahierhöhung des Verdichters, die auch als Jet Assist bezeichnet wird, wird durch düsenförmige Zuluftöffnungen Druckluft auf die Beschaufelung des Verdichterlaufrades geblasen. Dadurch wird das
Verdichteriaufrad beschleunigt und fördert somit mehr Luft zu der
Brennkraftmaschine, wodurch deren Ansprechverhalten bei plötzlicher
Betriebsiastaufschaltung verbessert ist. Ein Beispiel für ein solches
Dr uckiuftunterstützungssystem bzw. Jet Assist System ist in dem
Projektierungshandbuch der MAN Diesel SE (mit Sitz in Augsburg in Deutschland) auf Seite 77 (Abschnitt 0410.02) beschrieben.
Allerdings führt der Einsatz eines Druckluftunterstützungssystems wegen der dabei verbrauchten Druckluft zu einer deutlichen Erhöhung der Betriebskosten der Brennkraftmaschine. Ferner benötigt auch ein solches Druckluftunterstützungs- System eine bestimmte Zeitspanne, um das Verdichterlaufrad wie gewünscht zu beschteunigen, so dass ein Drehzahteinbruch der Brennkraftmascbine nicht völlig vermieden werden kann.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auf einfache Weise das Betriebsiastaufschaitverhaiten einer Brennkraftmaschine verbessert werden kann, Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Brennkraftmaschine bereitzustellen.
Die o.g. Aufgaben werden mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. mit einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8 geläst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen einer Betriebslast der Brennkraftmaschine, Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine au Basis eines eine bestimmte Antriebsleistung der
Brennkraftmaschine realisierenden Standard-Steuerkennfeldes, wenn die
Betriebslast der Brennkraftmaschine konstant ist, und, wenn sich die Betriebslast de Brennkraftmaschine in einem vorbestimmten Ausmaß erhöht, Aktivieren von wenigstens einer Steuerkenniinie zur Modifizierung des Standard- Steuerkennfeldes, so dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine erhöht wind.
Durch die Aktivierung der wenigstens einen und bevorzugt mehreren
Steuerkennlinien zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes kann auf einfache, schnelle und kostensparende Weise eine höhere Antriebsleistung der Brennkraftmaschine, wie z.B. ein höheres indiziertes Moment, erzielt werden, was wiederum bei plötzlicher Betriebslastaufschaltung zu einem geringeren örehzahlembruch und zu einer geringeren Erhöhung der Schadstoffemission de Brennkraftmaschine führt.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Aktivierung der wenigstens einen Steuerkennlinie das Standard-Steuerkennfeld so modifiziert, dass ein Einsphtzzeitpunkt von Brennkraftmasehinen-Kraftstoff zeitlich vorveriagert wird und/oder dass ein Einspritzdruck des Brennkraftmaschinen- Kraftstoffs erhöht wird, was in Folge den Zünddruck des Brennkraftmaschinen- Kraftstoffs erhöht wird.
Bevorzugt werden alle zwei genannten Maßnahmen durchgeführt, so dass eine optimale Erhöhung der Antriebsleistung der Brennkraftmaschine erzielt wird.
Ge näß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum zeitlichen Vorveriagern des Einspritzzeitpunkts des Brennkraftmaschinen- Kraftstoffs der Einspritzzeitpunkt des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs in Bezug auf einen Drehwinke! einer Kurbeiwelle der Brennkraftmaschine um 2 Grad bis 4 Grad vorveriagert.
Gernäß noch einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Erhöhen des Einspritzdrucks des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs der Einspritzdruck des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs um 200 bar bis 400 bar erhöht.
Gemäß noch einer wetteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die wenigstens eine zusätzliche Steuerkennlinie deaktiviert und wird der Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem unmodifizierten Standard-Steuerkennfeld gesteuert, sobald die Betriebslast der Brennkraftmaschine für einen
vorbestimmten Zeitraum konstant ist und/oder eine bestimmte Antriebsleistung der Brennkraftmaschine überschritten wird, Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Bestimmen der Betriebsiast der Brennkraftmaschine die Betriebslast als sich in dem vorbestimmten Ausmaß erhöhend bestimmt; wenn ein zeitabhängiger Anstieg einer Kraftstofffüllung zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten zeitabhängigen Füllmengenanstiegs-Grenzwert überschreitet oder wenn ein Verhältnis einer Kraftstofffüllmenge zu einer Luftmenge zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Grenzwert überschreitet oder wenn ein zeitabhängiger Abfall einer Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten zeitabhängigen Brennkraftmascbinen- Drehzahlabfall-Grenzwert überschreitet oder wenn ein zeitabhängiger Anstieg der Verbraucherleistung einen vorbestimmten zeitabhängigen Lastanstiegsgrenzwert überschreitet.
Mit anderen Worten wird gemäß Ausführungsformen der Erfindung eine plötzliche Betriebslastaufschaltung erkannt: mit Hilfe des Kraftstofffüllungsanstieges in Abhängigkeit von der Zeit oder mittels einer Funktion Kraftstofffüllung über Luftmenge (wie z. B. Ladeluftmenge), in Abhängigkeit von der Zeit oder anhand des Drehzahleinbruches der Brennkraftmaschine, oder mit Hilfe des Lastanstiegs in Abhängigkeit von der Zeit.
Gemäß noch einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei Erhöhung der Betriebsiast der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Ausmaß und/oder der Dauer der Erhöhung der Betriebslast der
Brennkraftmaschine ein Unterstützungssystem zur Erhöhung der der
Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge und/oder die wenigstens eine
Steuerkennlinie zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes aktiviert.
Mit anderen Worten kann je nach Ausmaß und/oder der Dauer der plötzlichen Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine entweder nur das
Unterstützungssystem, wie z.B. ein Druckluftunterstützungssystem, oder nur die SteuerkennJinie zur Modifizierung des Standard-Sieuerkennfetdes oder können beide Maßnahmen zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird bei einer plötzlichen Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine sowohl das
Unterstützungssystem zur Erhöhung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge als auch die Steuerkennlinie zur Modifizierung des Standard- Steuerkennfeldes aktiviert, so dass durch die kürzere Beschleunigungszeit der Drehzahleinbruch der Brennkraftmaschine und de Energieverbrauch (z.8.
Druckiuftverbrauch) des Unterstützungssystems reduziert werden.
Bei z.B. reduziertem Druckiuftverbrauch kann wiederum eine Druckiuftversorgung des Unterstützungssystems kleiner dimensioniert werden, wodurch zusätzlich Kosten eingespart werden können.
Durch das aufgrund der voran beschriebenen Maßnahmen höhere indizierte Drehmoment des Motors kann wiederum die Erhöhung der Schadstoffemissionen, wie z.B. beim Dieselmotor die Rußbildung, reduziert werden. Dies resultiert insbesondere daraus, dass bei plötzlicher Betriebslastaufschaitung (z.B. bei einem Schiffsdieselmotor oder einem dieselelektrischen Stromerzeugungssystem) das Antriebssystem durch Erhöhung der Kraftstoffzufuhr auf den erhöhten
Leistungsbedarf reagiert und somit bei einem Drehzahleinbruch ein
Kraftstoffüberschuss im Verbrennungsgemisch zu erhöhten
Schadstoffemissionen, wie erhöhter RuSbiidung, fuhrt. Durch die Erhöhung des induzierten Drehmoments des Motors kann demnach eine Erhöhung der
Schadstoffemissionen weitestgehend vermieden werden bzw. entscheidend reduziert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist eine Brennkraftmaschine eine Steuervorrichtung auf, die eingerichtet ist zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einer, mehreren oder allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder denkbaren Kombination. Gemäß der Erfindung kann die Steuervorriditung i Form von Hardware,
Software, Firmware oder einer Kombination davon ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung in ein elektronisches Motorsteuergerät integriert. Das für einen stationären Betrieb bzw. einen Betrieb mit gleichbleibender Betriebslast optimierte Standard-Steuerkennfeld mit den zugehörigen Kennlinien und die bevorzugt mehreren zusätzlichen Kennlinien zur Modifizierung des Standard- Steuerkennfeldes sind in der Steuervorrichtung z.B. in einem elektronischen Speicher hinterlegt,
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist die Brennkraftmaschine von einem Großdieseimotor gebildet und weist ein steuerungsmäßig mit der Steuervorrichtung gekoppeltes Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem sowie einen Abgasturbolader zur druckmäßigen
Aufladung der Luftmenge zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine auf.
Erfindungsgemäß werden unter Großdieselmotoren jene verstanden, wie sie z.B. zum Antrieb von Schiffen ode in Kraftwerken zum Generatorantrieb verwendet werden.
Gemäß noch einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine weist der Abgasturbolader ein Druckluftunterstützungssystem auf, wobei das Druckluftunterstützungssystem steuerungsmäßig mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das
Druckluftunterstützungssystem bei einer bestimmten Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine zu aktivieren, so dass eine von dem Abgasturboiader bereitgesteifte Luftmenge zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine erhöht wird, und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet isi, in Abhängigkeit von dem Ausmaß und/oder der Dauer der Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine die Aktivierung des Druckiuftunterstützungssystems und/oder unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Aktivierung der wenigstens einen
Steuerkennlinie zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes einzuleiten. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur detaillierter beschrieben. Fig .1 zeigt eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig.1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 ist von einem Großdieselmotor (hier z.B. einem 12-Zylinder V- otor) zum Betrieb (Antrieb und/oder Stromerzeugung) eines Schiffes (nicht gezeigt) gebildet
Die BrennKraftmaschine 1 weist eine Steuervorrichtung 10, ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem 20, einen Abgasturbolader 30 zur druckrnä&gen
Aufladung einer zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 vorgesehenen Luftmenge und ein Druckluftunterstutzungssystem 40 auf zur schnellen Erhöhung der von dem Abgasturbolader 30 bereitgestellten Luftmenge bei einer plötzlichen Erhöhung einer Betriebslast (Betriebslastaufschaltung) der Brennkraftmaschine 1 ,
Eine solche Erhöhung der Betritebslast der Brennkraftmaschine i um ein vorbestimmtes Ausmali kann z.B. durch eine auf der Brücke des Schiffes initiierte Schuberhöhung bzw. Geschwindigkeitserhöhung des Schiffes oder z.B. bei einem dieselelektrischen System auch durch plötzliche Zuschaltung eines relevanten elektrischen Verbrauchers hervorgerufen werden.
Das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 20 weist zwei Hauptkraftstoffleitungen 21 , 22 auf, die zwei Kraftstoff-Railleitungen 23, 24 des Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystems 20 über eine von dem Common-Rail - Kraftstoffeinspritzsystem 20 gesteuerte Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) mit unter hohem Druck (bis zu 1600 bar) stehendem Dieselkraftstoff aus einem
Kraftstofftank (nicht gezeigt) versorgen. Jede der Kraftstoff-Railieitungen 23, 24 ist über sechs Kraftstoffzuführieitungen 25 bzw. 26 mit steuerbaren Kraftstoffinjektoren an den sechs Zyiinde n (nicht dargestellt) einer jeden Längsseite der zwölfzylindrigen Brennkraftmaschine 1 verbunden.
Die Brennkraftmaschine i (insbesondere auch deren Kraftstoffinjektoren) und deren Common-Rail-Kraftstofteinspritzsystem 20 sind über Steuerleitungen 1 bzw. 27 jeweils steuerungsmäßig mit der Steuervorrichtung 10 gekoppelt, wobei in einem elektronischen Speicher (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 10 eine Mehrzahl von Standard-Steuerkennfeldern für einen stationären Betrieb
(konstante Betriebs!ast) der Brennkraftmaschine 1 hinterlegt sind. Mittels der Standard-Steuerkennfelder wird u.a. eine bestimmte AntriebsJeistung der
Brennkraftmaschine 1 realisiert.
Die Verbraucherlast 43 ist über eine Steuerleitung 44 mit der Steuervorrichtung 10 verbunden.
Der Abgasturbolader 30 weist eine Abgasturbine 31 > die über eine Abgasleitung 32 an einen Abgasausgang (nicht bezeichnet) de Brennkraftmaschine 1 angeschlossen ist, und einen über eine Verbindungsweile 31a von der
Abgasturbine 31 angetriebenen Verdichter 33 auf, der über eine Ladeiuftleitung 34 an einen Lufteingang (nicht bezeichnet) der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen ist.
Der Abgasturboiader 30 ist über eine Steuerieitung 35 steuerungsmäßig mit der Steuervorrichtung 10 gekoppelt und wird bevorzugt z.B. mittels verstellbarer Leiteinrichtungen ebenfalls über die in der Steuervorrichtung 10 hinterlegten Standard-Steuerkennfelder gesteuert. Das Drud luf unterstöt2ung8sysfem 40 st über eine Druckiuftteitung 41 mit dem Verdichter 33 fluidverbunden, so dass im Bedarfsfall (d.h. bei einer
Betriebsiasterhöhung) durch düsenförmige Zuluftöffnungen (nicht gezeigt) im Verdichter 33 Druckluft auf die Beschaufelung eines Verdichterlaufrades (nicht gezeigt) gebiasen werden und dadurch das Verdichterlaufrad beschleunigt werden kann, so dass mehr Ladeluft zu der Brennkraftmaschine 1 gefördert wird. Zur Steuerung des Druckluftunterstützungssystems 40 ist dieses über eine
Steuerleitung 42 mit der Steuervorrichtung 10 gekoppelt.
Die Steuervorrichtung 10 ist gemäß der Erfindung eingerichtet, das
Druckluftunterstützungssystem 40 bei einer bestimmten Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine 10 zu aktivieren, so dass die von dem Abgasturbolader 30 bereitgestellte Ladeluftmenge zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 erhöht wird.
Gemäß der Erfindung sind in dem Speicher der Steuervorrichtung 10 ferner eine Mehrzahl von zusätzlichen Steuerkennlinien hinterlegt. Diese zusätzlichen
Steuerkenniinien sind so spezifiziert, dass, wenn sich die Betriebslast der
Brennkraftmaschine 1 durch eine Betriebslastaufschaltung in einem
vorbestimmten Ausmaß erhöht, mittels Aktivierung der zusätzlichen
Steuerkenniinien das Standard-Steuerkennfeld so modifiziert wird, dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 1 emöht wird und damit die
Betriebslasterhöhung kompensiert wird.
Gemäß einem Verfahren zum Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird im Betrieb der
Brennkraftmaschine 1 mittels Sensoren (nicht dargestellt) in der Steuervorrichtung 10 kontinuierlich die Betrtebslast der Brennkraftmaschine 1 bestimmt. Wenn die Betriebsfest der Bfennkfaftmaschfrie 1 konstant ist (stationärer Betrieb), wird der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 auf Basis der in der Steuervorrichtung 10 gespeicherten Standard-Steuerkennfefder gesteuert
Wenn sich die Betriebslast der Brennkraftmaschine 1 in einem vorbestimmten Ausmaß erhöht, werden durch die Steuervorrichtung 10 die zusätzlichen
Steuerkenniinien zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes aktiviert, so dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 1 erhöht wird.
Durch die Aktivierung der zusätzlichen Steuerkennlinien wird das Standard - Steuerkennfeld so modifiziert, dass ein Einspritzzeitpunkt von
Brennkraftmaschinen-Kraftstoff (hier Dieselkraftstoff) zeitlich vorverlagert wird und/oder dass ein Einspritzdruck des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs erhöht wird, was zur Folge hat, dass der Zünddruck der Brennkraftmaschinen erhöht wird.
Zum zeitlichen Vorverlagem des Einspritzzeitpunkts des Brennkraftmaschinen- Kraftstoffs wird durch die Steuervorrichtung 10 der Einspritzzeitpunkt des
Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs in Bezug auf einen Drehwinkei einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 1 bevorzugt um 2 Grad bis 4 Grad vorverlagert.
Beim Erhöhen des Einspritzdrucks des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs wird der Einspritzdruck des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs bevorzugt um 200 bar bis 400 bar erhöht.
Die zeitliche Vorverlagerung des Einspritzzertpunkts, die Erhöhung des
Einspritzdrucks und/oder des Zünddrucks können durch die Steuervorrichtung 10 Uber entsprechende Ansteuerung der Kraftstoffinjektoren und der Kraftstoffpumpe erzielt werden. Gemäß der Erfindung werden d e zusätzlichen Steuerkennlinien durch die
Steuervorrichtung 10 deaktiviert und der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem unmodifizierten Standard-Steuerkennfeld gesieuert, sobald die Betriebsiast der Brennkraftmaschine 1 für einen vorbestimmten Zeitraum konstant ist und/oder eine bestimmte Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 1 überschritten wird.
Beim Bestimmen der Betriebslast der Brennkraftmaschine 1 wird durch die
Steuervorrichtung 10 die Betriebslast als sich In dem vorbestimmten Ausmaß erhöhend bestimmt: wenn ein zeitabhängiger Anstieg einer Kraftstofffüllung zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 einen vorbestimmten zeitabhängigen Füllmengenanstiegs-Grenzwert überschreitet oder wenn ein Verhältnis einer Kraf stofffi-Ilmenge zur Ladeluftmenge zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 einen vorbestimmten Kraftstoff-Luft Verhältnis-Grenzwert überschreitet oder wenn ein zeitabhängiger Anstieg der Verbraucherleistung einen vorbestimmten zeitabhängigen Lastanstiegsgrenzwert überschreitet oder wenn ein zeitabhängiger Abfall einer Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 einen
vorbestimmten zeitabhängigen Brennkraftmaschinen-Orehzahlabfail-Grenzwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform de Erfindung werden durch die Steuervorrichtung 10 bei Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine 1 in Abhängigkeit von dem Ausmaß und/oder der Dauer der Erhöhung der Betriebslast der
Brennkraftmaschine 1 das Druckluftunterstützungssystem 40 und/oder die zusätzlichen Steuerkennlinien zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes aktiviert.
In diesem Fall ist die Steuervorrichtung 10 eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Ausmaß und/oder der Dauer der Erhöhung der Betriebslast der
Brennkraftmaschine 1 die Aktivierung des Druckluftunterstützungssystems 40 und/oder unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Aktivierung der zusätzlichen Steuerkenniinifön zur Modifizierung des Standard- SteuerKennfeides einzuleiten.
Bezugszeichentiste
1 BrennkraftrnascMne
1a Steuerleitimg
10 Steuervorrichtung
20 Common- ail- raftstoffeinsprit2system 20
21 Hauptkraftstoffleitung
22 Hauptkraftstoffleitung
23 Kraftstoff-Railleitung
24 Kraftstoff-Railieitung
25 KraftstoffzufOhrleitung
26 Kraftstoffzuführleitung
30 Abgasturbotader
31 Abgasturbine
31a Verbindungswege
32 Abgaslertung
33 Verdichter
34 Ladeluftleitung
35 Steuerleitung
40 Druckluftunterstützungssystem
41 Druckluftleitung
42 Steuerleitung
43 Verbraucher/Stromerzeuger
44 Steuerleitung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine (1 ), aufweisend:
Bestimmen einer Betriebslast der Brennkraftmaschine ( 1 ).
Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine (i) auf Basis eines eine bestimmte Antriebsleistung der Brennkraftmaschine (1) realisierenden Standard- Steuerkennfeldes, wenn die Betriebsiast der Brennkraftmaschine (1) konstant ist. und,
wenn sich die Betriebslast der Brennkraftmaschine (1) in einem
vorbestimmten Ausmaß erhöht, Aktivieren von wenigstens einer Steuerkenniinie zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes, so dass die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine (1) erhöht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei durch die Aktivierung der wenigstens einen Steuerkennlinie das Standard-Steuerkennfeid so modifiziert wird, dass ein Einspritzzeitpunkt von Brennkraftmaschinen-Kraftstoff zeitlich vorverlagert wird und/oder dass ein Einspritzdruck des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs erhöht wird, was zur Folge hat. dass der Zünddruck der Brennkraftmaschine erhöht wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei zum zeitlichen Vorverlagern des Einspritzzeitpunkts des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs der Einspritzzeitpunkt des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs in Bezug auf einen Drehwinke} einer Kurbelweile der Brennkraftmaschine (1) um 2 Grad bis 4 Grad vorverlagert wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei beim Erhöhen des
Einspritzdrucks des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs der Einspritzdruck des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffs um 200 bar bis 400 bar erhöht wird.
5. Verfahren gemäS einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wenigstens eine zusatzliche Steuerkennlinie deaktiviert wird und der Betrieb der
Brennkraftmaschine (1) mit dem unmodifizterten Standard-Steuerkennfeld gesteuert wird, sobald die Betfiebslast der Brennkraftmaschine ( 1 ) für einen vorbestimmten Zettraum konstant ist und/ode eine bestimmte Antriebsleistung der Brennkraftmaschine (1) überschritten wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei beim Bestimmen de Betriebslast der Brennkraftmaschtne (1 ) die Betriebsiast als sich in dem
vorbestimmten Ausmaß erhöhend bestimmt wird:
wenn ein zeitabhängiger Anstieg einer Kraftstofffuliung zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine (1) einen vorbestimmten zeitabhängigen
Füfimengenanstiegs-Grenzwert überschreitet, oder
wenn ein Verhältnis einer Kraftstofffullmenge zu einer Luftmenge zur
Verbrennung in der Brennkraftmaschtne (1) einen vorbestimrnten Kraftstoff-Luft-
Verhäitnis-Grenzwert überschreitet, oder
wenn ein zeitabhängiger Anstieg der Verbraucherleistung einen
vorbestimmten zeitabhängigen Lastanstiegsgrenzwert überschreitet, oder
wenn ein zeitabhängiger Abfall einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) einen vorbestimmten zeitabhängigen Brennkraftmaschinen Drehzahlabfall- Grenzwert überschreitet.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei bei Erhöhung der Betriebsiast der Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit von dem Ausmaß und/oder der Dauer der Erhöhung der Betriebsiast der Brennkraftmaschtne (1) ein Unterstützungssystem zur Erhöhung der der Brennkraftmaschtne (1) zugeführten Luftmenge und/oder die wenigstens eine Steuerkenniinie zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes aktiviert werden.
8. Brennkraftmaschine (1) mit einer Steuervorrichtung 10, die eingerichtet ist zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Brennkraftmaschine (1) von einem Großdieselmotor gebildet ist und ein steuerungsmäßig mit der Steuervorrichtung (10) gekoppeltes Co nmon-Raii- raftstoffeinspritzsystem (20) sowie einen Abgasturbolader (30) zur druckmäßigen Aufladung der Luftmenge zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine (1) aufweist»
10. Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 9, wobei der Abgasturbolader (30) ein Druckluftunterstützungssystem (40) aufweist, wobei das
Druckluftunterstützungssystem (40) steuerungsmäßig mit der Steuervorrichtung (10) gekoppelt ist. wobei die Steuervorrichtung (10) eingerichtet ist, das
Druckluftunterstützungssystem (40) bei einer bestimmten Erhöhung der
Betriebslast der Brennkraftmaschine (1) zu aktivieren, so dass eine von dem Abgasturbolader (30) bereitgestellte Luftmenge zur Verbrennung in der
Brennkraftmaschine (1) erhöht wird, und wobei die Steuervorrichtung (10) eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Ausmaß und/oder der Dauer der
Erhöhung der Betriebslast der Brennkraftmaschine (1 ) die Aktivierung des
Druckiuftunterstützungssystems (40) und/oder unter Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 die Aktivierung der wenigstens einen
Steuerkennlinie zur Modifizierung des Standard-Steuerkennfeldes einzuleiten.
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