EP2841745A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine sowie brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine sowie brennkraftmaschine

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EP2841745A1
EP2841745A1 EP13705096.9A EP13705096A EP2841745A1 EP 2841745 A1 EP2841745 A1 EP 2841745A1 EP 13705096 A EP13705096 A EP 13705096A EP 2841745 A1 EP2841745 A1 EP 2841745A1
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EP
European Patent Office
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fuel
internal combustion
combustion engine
mode
intake valve
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Ceased
Application number
EP13705096.9A
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English (en)
French (fr)
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Ralf Budack
Michael Kuhn
Peter Senft
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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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 having a fuel supply device for at least one first and one second fuel, wherein the internal combustion engine has at least one cylinder having at least one inlet valve to which air, in particular fresh air, can be supplied via a suction pipe.
  • the invention further relates to an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has the cylinder which has the at least one inlet valve. On the side facing away from the cylinder, the suction pipe is connected to the inlet valve, via which air can be supplied to the inlet valve and thus also to the cylinder.
  • the air is preferably fresh air or has at least one fresh air portion. In principle, however, the air can also have at least one exhaust gas portion which results from exhaust gas recirculation.
  • the internal combustion engine has the fuel supply device, by means of which fuel in the cylinder for subsequent combustion can be introduced.
  • direct injection fuel is introduced directly into the cylinder or a combustion chamber of the cylinder.
  • intake manifold injection fuel is first introduced into the intake manifold, from which it passes together with the air through the inlet valve into the cylinder or its combustion chamber.
  • the direct injection thus represents an immediate fuel injection and the intake manifold injection an indirect fuel injection into the cylinder or the combustion chamber.
  • direct injection preferably only air is introduced through the intake manifold into the cylinder; A mixture of air and fuel takes place directly in the combustion chamber.
  • the direct injection allows in particular an operation with excess air, so far as a reduction in fuel consumption can be realized.
  • the mixture formation of air and fuel already takes place in the intake manifold, resulting in the formation of a very homogeneous mixture.
  • the internal combustion engine presented here is designed for operation with different fuels, namely at least the first fuel and the second fuel different from the first fuel.
  • the first fuel is a gaseous fuel
  • the second fuel is a liquid fuel.
  • the operation of the internal combustion engine with gaseous fuel has the advantage that a C0 2 -Emissionsredulement of about 25% can be achieved.
  • Usually designed for the operation with the liquid fuel internal combustion engines are adapted to the operation with the gas fuel. Because the different fuels usually have very different properties, can be achieved by tuning the engine to only one of the fuels significant advantages.
  • the gaseous fuel has a very high resistance to knocking so that when the internal combustion engine is tuned to the gas fuel alone, a significant reduction in fuel consumption can be achieved.
  • the internal combustion engine should be able to operate with both fuels, it must be adapted to all fuels provided so far. The entirety of the fuels intended for operation accordingly determines the design of the internal combustion engine. Accordingly, the higher anti-knocking properties of the gas fuel can not be exploited, because the liquid fuel usually has a significantly lower anti-knocking properties.
  • the first fuel is introduced only directly into the intake manifold and in a second mode the second fuel is introduced directly into the cylinder and in the second operating mode an intake valve opening period is set shorter than in the first operating mode.
  • the internal combustion engine can thus be operated in several modes, but at least in the first mode and the second mode.
  • the first operating mode the internal combustion engine is to be operated exclusively with the first fuel and in the second operating mode exclusively with the second fuel.
  • the introduction of the fuel should be done in different ways.
  • the introduction of the first fuel is provided exclusively in the intake manifold, so that the first fuel passes only indirectly together with the air through the intake valve into the cylinder or its combustion chamber.
  • the second fuel should be introduced directly into the cylinder. be brought. In this case, the entire amount of the second fuel to be introduced is supplied to the cylinder, so it is provided an exclusive introduction into the cylinder.
  • the intake valve opening period ie the period or crankshaft rotation angle over which the intake valve is at least partially open, should be set shorter in the second operating mode than in the first operating mode, in particular for the same setpoint torque. In this way, the specific disadvantage of the first fuel over the longer intake valve opening period is compensated. Accordingly, in the first mode, the same filling of the cylinder with air can be achieved as in the second mode.
  • the intake valve opening period may be defined by either a time difference or a crankshaft rotation angle difference.
  • the first fuel vaporizes upon introduction into the intake manifold, whereby the air in the intake manifold is cooled. Accordingly, the density of the air increases, so that due to the introduction of the first fuel into the intake manifold with a constant volume, a larger mass of air can be introduced into the cylinder. By this effect, the displacement of the air by the first fuel is at least partially compensated again.
  • a development of the invention provides that as the first fuel, a gas fuel, in particular natural gas or LPG, and as a second fuel, a liquid fuel, in particular gasoline, is used.
  • the first fuel is preferably a gas or a gaseous fuel. This can be present, for example, as compressed natural gas (CNG: compressed natural gas) or LPG (liquefied petroleum gas).
  • CNG compressed natural gas
  • LPG liquefied petroleum gas
  • the second fuel for example, the liquid fuel mentioned above, in particular, gasoline, diesel, ethanol or the like is used.
  • the gaseous fuel and the liquid fuel therefore essentially have the property that they are either gaseous or liquid over the entire design temperature range for which the internal combustion engine is designed.
  • a further development of the invention provides that the intake valve opening period for the first and the second operating mode is selected such that the cylinder is supplied with the quantity of air required for achieving a specific fuel-air ratio.
  • a target torque In particular the amount of fuel to be introduced into the cylinder and the fuel-air ratio to be used in this case is determined. From these quantities, the required amount of air is subsequently obtained.
  • the fuel-air ratio is chosen in particular such that the fuel consumption and / or the pollutant emissions of the internal combustion engine are as low as possible.
  • the intake valve opening period is subsequently determined, wherein preferably at least one further parameter is used.
  • This further parameter is, for example, the temperature of the air supplied to the intake manifold. By means of this parameter, the cooling caused by the introduction of the first fuel into the intake manifold can be taken into account in the determination of the intake valve opening period.
  • a development of the invention provides that the intake valve opening period for the first and the second operating mode is selected such that a maximum torque of the first and the second operating mode is identical.
  • the maximum torque describes the torque, which in each case can be reached in the first and the second operating mode.
  • the setpoint torque is set to operate the internal combustion engine at this. If a maximum desired torque is now specified, that is, a torque which corresponds to the maximum achievable torque of the internal combustion engine, then the actual torque output by the internal combustion engine should be identical for the first and the second operating mode and correspond to the respective maximum torques. The maximum achievable actual torque is therefore the same for the first and the second mode.
  • a development of the invention provides that the intake valve opening period extends from an intake valve opening time to an intake valve closing time, wherein the intake valve closing timing is selected as a function of the torque of the internal combustion engine and / or the intake valve opening timing in the first and the second operating mode is the same for the same torque of the internal combustion engine ,
  • the above-described variation of the intake valve opening period that is, the shorter setting of the intake valve opening period in the second operating mode, is achieved in particular by appropriate selection of the intake valve closing timing in dependence on the torque. Additionally or alternatively, the Variation of the intake valve opening period over the selection of the intake valve closing timing, in particular exclusively.
  • the intake valve opening timing is identical for both modes in the latter case, but may of course depend on the operating point of the internal combustion engine, that is, thus on the torque of the internal combustion engine.
  • the torque is, for example, the target torque set on the internal combustion engine or the instantaneous torque currently generated.
  • the intake valve opening period is adjusted continuously or discretely.
  • the setting of the intake valve opening period can be arbitrary. Of course, particularly preferred is a stepless adjustment, so that the amount of air reaching the cylinder can be steplessly influenced.
  • only a discrete setting may be provided so that the intake valve opening period can only have certain, mutually distinct lengths. These various lengths of the intake valve opening period are preferably set in the design of the internal combustion engine and subsequently selected only during operation.
  • a further development of the invention provides that a higher effective compression ratio for the cylinder is set in the first operating mode than in the second operating mode. This is the case in particular when the first fuel has a higher knock resistance than the second fuel. For example, this is usually the case for gaseous fuel as the first fuel and liquid fuel as the second fuel.
  • a significantly lower consumption is achieved in this.
  • in combination with the shorter choice of the intake valve opening period in the second mode can be achieved for both modes, a low consumption and low pollutant emissions by the internal combustion engine.
  • the setting of the effective compression ratio can in principle be done in any way.
  • the effective compression ratio is influenced by both the geometric compression ratio and the filling or air filling.
  • the geometric compression ratio is set to the desired value.
  • the internal combustion engine has a corresponding device for this purpose.
  • the connecting rod connected to a piston running in the cylinder is equipped with an adjusting device. equipped.
  • the crank mechanism of the internal combustion engine have appropriate adjustment.
  • the effective compression ratio can be set particularly easily by keeping the geometric compression ratio constant and merely adjusting the effective compression ratio by appropriate selection of the intake valve opening period, so that the filling of the cylinder with air is changed during the intake stroke or intake stroke. Because the intake valve opening period is set shorter in the second mode than in the first mode, a smaller amount of air enters the cylinder. Accordingly, in the subsequent compression stroke, the effective compression ratio is smaller despite the constant geometric compression ratio. Particularly advantageous is a combination of the two approaches, in which both the geometric compression ratio and the air filling to achieve the desired effective compression ratio can be adjusted.
  • a development of the invention provides that in a third operating mode, the first fuel is introduced only into the intake manifold and the intake valve opening period is set according to the second operating mode.
  • the internal combustion engine is thus designed for the implementation of the third mode.
  • the first fuel - analogous to the first mode - is introduced exclusively in the intake manifold.
  • the intake valve opening period is set according to the second mode, that is, shorter than in the first mode.
  • the third operating mode is preferably carried out in a partial load operation of the internal combustion engine, insofar as it is foreseeable that a reduction of the fuel consumption and / or of the emitted pollutants can be achieved in this way.
  • a Entdrosselung the internal combustion engine is achieved.
  • the first fuel is only introduced directly into the cylinder.
  • the invention further relates to an internal combustion engine having a fuel supply device for at least a first and a second fuel, in particular for carrying out the method according to the preceding embodiments, wherein the internal combustion engine has at least one cylinder having an inlet valve, the air via a suction air, in particular fresh air supplied is. It is provided that the internal combustion engine is designed to, in a first operating mode of the internal combustion engine, the first fuel only in the intake manifold and in a second mode only to introduce the second fuel directly into the cylinder and to set an intake valve opening period shorter in the second mode than in the first mode.
  • the advantages achieved with such an internal combustion engine have already been discussed above.
  • the method with which the internal combustion engine is operated may be developed as described above. Accordingly, of course, the statements relating to the internal combustion engine can also be applied to the method.
  • the fuel supply device has a first fuel line for the first fuel and a second fuel line for the second fuel, wherein the first fuel line with its first fuel tank side facing away only in a Saugrohreinbringelnutter or both a Saugrohreinbringelnraum and to a direct cylinder insertion device and the second fuel line with its side facing away from a second fuel tank is connected exclusively to the cylinder direct insertion device.
  • the fuel supply device thus has the first fuel line, the second fuel line, the Saugrohreinbringeln therapies and the Zylinderdirekteinbring observed.
  • the first fuel line establishes a flow connection between the first fuel tank for the first fuel and only the intake pipe insertion direction or, alternatively, both the intake pipe insertion direction and the cylinder direct feed device.
  • the second fuel line establishes a flow connection between the second fuel tank for the second fuel and exclusively for the cylinder direct injection device. Accordingly, it may be provided to supply the first fuel via the first fuel line excluding the Saugrohreinbringelnraum and the second fuel via the second fuel line exclusively the Zylinderdirekteinbring observed.
  • the first fuel via the first fuel line either only to the intake-pipe inlet direction or only to the cylinder-direct-entry device.
  • the former is provided in particular in the first mode and the latter in the third mode.
  • the Saugrohreinbringelnraum serves to introduce or inject the respective fuel supplied to the intake manifold.
  • the cylinder direct introduction device is designed for direct introduction or injection of the fuel supplied to it directly into the cylinder or its combustion chamber.
  • Figure shows a schematic sectional view through an area of an internal combustion engine with a fuel supply.
  • the figure shows a sectional view through an area of an internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 has a cylinder 2 with a combustion chamber 3. Furthermore, the internal combustion engine 1 has a fuel supply device 4.
  • the fuel supply device 4 has a intake manifold insertion device 5 and a cylinder dividing device 6.
  • the intake manifold introduction device 5 permits introduction or injection of a fuel supplied thereto into an intake manifold 7 of the internal combustion engine 1 the cylinder 2 and the combustion chamber 3 and thus forms an inlet channel for air or a fuel-air mixture.
  • the direct cylinder insertion device 6 allows the introduction or injection of the respectively supplied fuel directly into the cylinder 2 and into the combustion chamber 3.
  • the internal combustion engine 1 has an exhaust pipe 8 through which exhaust gases accumulating in the cylinder 2 can be removed.
  • the exhaust pipe 8 forms in this respect an outlet channel.
  • Your cylinder 2 is also assigned at least one inlet valve and an outlet valve (both not shown).
  • a flow connection can be released or closed from the suction pipe 7 into the cylinder 2. Accordingly, the flow connection can be released from the cylinder 2 into the exhaust pipe 8 or interrupted by means of the exhaust valve.
  • the figure also shows a piston 9 of the internal combustion engine, which is arranged to be displaceable in the cylinder 2. About a connecting rod 10, the piston 9 is operatively connected to a crankshaft of the internal combustion engine 1, not shown here.
  • the internal combustion engine 1 is designed to operate with a plurality of different fuels.
  • the fuel supply device 4 accordingly has at least one first and one second fuel tank in which a first and a second fuel are stored.
  • the internal combustion engine 1 can now be operated in several different operating modes, wherein in a first operating mode the internal combustion engine 1 is operated only with the first fuel and in a second operating mode exclusively with the second fuel. It is envisaged that in the first mode of operation of the first fuel only in the intake manifold 7 and in the second mode of the second fuel is introduced only directly into the cylinder 2. Accordingly, in the first mode of operation, the first fuel is supplied only to the intake manifold 5, and in the second mode, the second fuel is supplied only to the cylinder direct introduction device 6.
  • an intake valve opening period should be set shorter than in the first mode.
  • the intake valve opening period refers to the period in which the intake valve at least partially releases the flow communication between the intake pipe 7 and the cylinder 2.
  • the first fuel is for example a gaseous fuel, in particular natural gas or LPG
  • the second fuel is a liquid fuel, for example gasoline or diesel or the like.
  • a higher compression ratio for the cylinder 2 is set than in the second mode. This is made possible by the higher knock resistance of the gas fuel compared to the liquid fuel.
  • the internal combustion engine 1 for example, a setting device for the compression ratio, not shown here, with the aid of which the piston 9 can be arranged to achieve the desired geometric compression ratio in the cylinder 2.
  • the adjustment of the desired effective compression ratio may be achieved by appropriate selection of the intake valve opening period.
  • the internal combustion engine 1 is designed in addition to operating in a third mode.
  • the first fuel is introduced exclusively directly into the cylinder 2 by means of the cylinder direct introduction device 6.
  • the intake valve opening period and / or the effective compression ratio are set according to the second mode. In this way, an economical operation of the internal combustion engine 1 is achieved with both fuels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung (4) für wenigstens einen ersten und einen zweiten Kraftstoff, wobei die Brennkraftmaschine (1) zumindest einen über mindestens ein Einlassventil verfügenden Zylinder (2) aufweist, dem über ein Saugrohr (7) Luft, insbesondere Frischluft, zuführbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) der erste Kraftstoff nur in das Saugrohr (7) und in einer Betriebsart der zweite Kraftstoff ausschließlich direkt in den Zylinder (2) eingebracht wird und in der zweiten Betriebsart ein Einlassventilöffnungszeitraum kürzer eingestellt wird als in der ersten Betriebsart. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie
Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung für wenigstens einen ersten und einen zweiten Kraftstoff, wobei die Brennkraftmaschine zumindest einen über mindestens ein Einlassventil verfügenden Zylinder aufweist, dem über ein Saugrohr Luft, insbesondere Frischluft, zuführbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Brennkraftmaschine weist den Zylinder auf, der über das wenigstens eine Einlassventil verfügt. Auf der dem Zylinder abgewandten Seite ist das Saugrohr an das Einlassventil angeschlossen, über welches dem Einlassventil und damit auch dem Zylinder Luft zugeführt werden kann. Die Luft ist vorzugsweise Frischluft oder weist zumindest einen Frischluftanteil auf. Grundsätzlich kann die Luft jedoch auch zumindest einen Abgasanteil aufweisen, welcher aus einer Abgasrückführung resultiert. Weiterhin verfügt die Brennkraftmaschine über die Kraftstoffzuführeinrichtung, mittels welcher Kraftstoff in den Zylinder zur nachfolgenden Verbrennung einbringbar ist.
Dabei kann grundsätzlich zwischen einer Direkteinspritzung und einer Saugrohreinspritzung unterschieden werden. Bei der Direkteinspritzung wird Kraftstoff unmittelbar in den Zylinder beziehungsweise eine Brennkammer des Zylinders eingebracht. Bei der Saugrohreinspritzung wird dagegen Kraftstoff zunächst in das Saugrohr eingebracht, aus welchem es zusammen mit der Luft durch das Einlassventil in den Zylinder beziehungsweise dessen Brennkammer gelangt. Die Direkteinspritzung stellt also eine unmittelbare Kraftstoffeinbringung und die Saugrohreinspritzung eine mittelbare Kraftstoffeinbringung in den Zylinder beziehungsweise die Brennkammer dar. Bei der Direkteinspritzung wird durch das Saugrohr vorzugsweise lediglich Luft in den Zylinder eingebracht; eine Gemischbildung von Luft und Kraftstoff erfolgt direkt in der Brennkammer. Die Direkteinspritzung ermöglicht insbesondere einen Betrieb bei Luftüberschuss, sodass insofern eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs realisiert werden kann. Bei der Saugrohreinspritzung erfolgt hingegen die Gemischbildung von Luft und Kraftstoff bereits in dem Saugrohr, was zur Bildung eines sehr homogenen Gemischs führt.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine ist zum Betrieb mit unterschiedlichen Kraftstoffen ausgelegt, nämlich zumindest dem ersten Kraftstoff und dem von dem ersten Kraftstoff verschiedenen zweiten Kraftstoff. Beispielsweise ist der erste Kraftstoff ein Gaskraftstoff und der zweite Kraftstoff ein Flüssigkraftstoff. Der Betrieb der Brennkraftmaschine mit Gaskraftstoff hat den Vorteil, dass eine C02-Emissionsreduktion von etwa 25% erzielt werden kann. Üblicherweise werden für den Betrieb mit dem Flüssigkraftstoff ausgelegte Brennkraftmaschinen auf den Betrieb mit dem Gaskraftstoff angepasst. Weil die unterschiedlichen Kraftstoffe üblicherweise sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, können durch eine Abstimmung der Brennkraftmaschine auf lediglich einen der Kraftstoffe deutliche Vorteile erzielt werden.
Beispielsweise weist der Gaskraftstoff eine sehr hohe Klopffestigkeit auf, sodass bei einer Abstimmung der Brennkraftmaschine allein auf den Gaskraftstoff eine deutliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden kann. Weil jedoch die Brennkraftmaschine mit beiden Kraftstoffen betrieben werden können soll, muss sie insoweit auf alle vorgesehenen Kraftstoffe abgestimmt sein. Die Gesamtheit der für den Betrieb vorgesehenen Kraftstoffe bestimmt demnach die Auslegung der Brennkraftmaschine. Entsprechend kann die höhere Klopffestigkeit des Gaskraftstoffs nicht ausgenutzt werden, weil der Flüssigkraftstoff üblicherweise eine deutlich niedrigere Klopffestigkeit aufweist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzustellen, welches trotz unterschiedlicher Eigenschaften der Kraftstoffe einen niedrigen Verbrauch bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine mit jedem der Kraftstoffe erzielt.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine der erste Kraftstoff nur in das Saugrohr und in einer zweiten Betriebsart der zweite Kraftstoff ausschließlich direkt in den Zylinder eingebracht wird und in der zweiten Betriebsart ein Einlassventilöffnungszeitraum kürzer eingestellt wird als in der ersten Betriebsart. Die Brennkraftmaschine kann also in mehreren Betriebsarten betrieben werden, zumindest jedoch in der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart. In der ersten Betriebsart soll die Brennkraftmaschine ausschließlich mit dem ersten Kraftstoff und in der zweiten Betriebsart ausschließlich mit dem zweiten Kraftstoff betrieben werden. Dabei soll das Einbringen des Kraftstoffs auf verschiedenen Wegen erfolgen. In der ersten Betriebsart ist das Einbringen des ersten Kraftstoffs ausschließlich in das Saugrohr vorgesehen, sodass der erste Kraftstoff lediglich mittelbar zusammen mit der Luft durch das Einlassventil in den Zylinder beziehungsweise dessen Brennraum gelangt. In der zweiten Betriebsart soll dagegen der zweite Kraftstoff unmittelbar in den Zylinder einge- bracht werden. Dabei wird die gesamte einzubringende Menge des zweiten Kraftstoffs dem Zylinder zugeführt, es ist also ein ausschließliches Einbringen in den Zylinder vorgesehen.
Das bedeutet jedoch, dass in der ersten Betriebsart der in das Saugrohr eingebrachte erste Kraftstoff die dort befindliche Luft verdrängt, sodass bei gleichem Einlassventilöffnungszeitraum eine geringere Menge Luft dem Zylinder zugeführt werden kann als in der zweiten Betriebsart, in der der (zweite) Kraftstoff direkt in den Zylinder gelangt. Entsprechend soll der Einlassventilöffnungszeitraum, also der Zeitraum beziehungsweise Kur- belwellendrehwinkel, über welchen das Einlassventil zumindest teilweise geöffnet ist, in der zweiten Betriebsart kürzer eingestellt werden als in der ersten Betriebsart, insbesondere bei gleichem Solldrehmoment. Auf diese Weise wird der spezifische Nachteil des ersten Kraftstoffs über den längeren Einlassventilöffnungszeitraum kompensiert. Entsprechend kann in der ersten Betriebsart dieselbe Füllung des Zylinders mit Luft erzielt werden wie in der zweiten Betriebsart. Der Einlassventilöffnungszeitraum kann entweder durch eine zeitliche Differenz oder eine Kurbelwellendrehwinkeldifferenz definiert sein.
Bei der Wahl des Einlassventilöffnungszeitraums wird vorzugsweise weiterhin berücksichtigt, dass der erste Kraftstoff bei dem Einbringen in das Saugrohr verdampft, wodurch die Luft in dem Saugrohr abgekühlt wird. Entsprechend nimmt die Dichte der Luft zu, sodass bedingt durch das Einbringen des ersten Kraftstoffs in das Saugrohr bei gleichbleibendem Volumen eine größere Masse Luft in den Zylinder eingebracht werden kann. Durch diesen Effekt wird das Verdrängen der Luft durch den ersten Kraftstoff zumindest teilweise wieder kompensiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als erster Kraftstoff ein Gaskraftstoff, insbesondere Erdgas oder Autogas, und als zweiter Kraftstoff ein Flüssigkraftstoff, insbesondere Benzin, verwendet wird. Wie bereits eingangs ausgeführt, ist der erste Kraftstoff vorzugsweise ein Gas beziehungsweise ein Gaskraftstoff. Dieser kann beispielsweise als komprimiertes Erdgas (CNG: Compressed Natural Gas) oder Autogas (LPG: Liquefied Petroleum Gas) vorliegen. Der zweite Kraftstoff ist beispielsweise der eingangs erwähnte Flüssigkraftstoff, wobei insbesondere Benzin, Diesel, Ethanol oder dergleichen zum Einsatz kommt. Der Gaskraftstoff und der Flüssigkraftstoff weisen also im Wesentlichen die Eigenschaft auf, dass sie über den gesamten Auslegungstemperaturbereich, für welchen die Brennkraftmaschine ausgelegt ist, entweder gasförmig oder flüssig sind. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einlassventilöffnungszeitraum für die erste und die zweite Betriebsart derart gewählt wird, dass dem Zylinder die zum Er¬ reichen eines bestimmten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses benötigte Menge Luft zugeführt wird. Zum Betreiben der Brennkraftmaschine wird dieser ein Solldrehmoment vorgegeben. Aus diesem Solldrehmoment wird insbesondere die in den Zylinder einzubringende Kraftstoff menge und das dabei zu verwendete Kraftstoff-Luft-Verhältnis bestimmt. Aus diesen Größen ergibt sich nachfolgend die benötigte Luftmenge. Das Kraftstoff-Luft- Verhältnis wird insbesondere derart gewählt, dass der Kraftstoffverbrauch und/oder der Schadstoffausstoß der Brennkraftmaschine möglichst gering sind. Aus der benötigten Luftmenge wird nachfolgend der Einlassventilöffnungszeitraum bestimmt, wobei vorzugsweise wenigstens ein weiterer Parameter herangezogen wird. Dieser weitere Parameter ist beispielsweise die Temperatur der dem Saugrohr zugeführten Luft. Mithilfe dieses Parameters kann die durch das Einbringen des ersten Kraftstoffs in das Saugrohr bewirkte Abkühlung bei dem Bestimmen des Einlassventilöffnungszeitraums berücksichtigt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einlassventilöffnungszeitraum für die erste und die zweite Betriebsart derart gewählt wird, dass ein Maximaldrehmoment der ersten und der zweiten Betriebsart identisch ist. Das Maximaldrehmoment beschreibt das Drehmoment, welches in der ersten und der zweiten Betriebsart jeweils maximal erreichbar ist. Üblicherweise wird zum Betreiben der Brennkraftmaschine an dieser das Solldrehmoment eingestellt. Wird nun ein Maximalsolldrehmoment vorgegeben, also ein Drehmoment, welches dem maximal erreichbaren Drehmoment der Brennkraftmaschine entspricht, so soll das von der Brennkraftmaschine abgegebene Istdrehmoment für die erste und die zweite Betriebsart identisch sein und den jeweiligen Maximaldrehmomenten entsprechen. Das maximal erreichbare Istdrehmoment ist demnach für die erste und die zweite Betriebsart gleich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einlassventilöffnungszeitraum sich von einem Einlassventilöffnungszeitpunkt zu einem Einlassventilschließzeitpunkt erstreckt, wobei der Einlassventilschließzeitpunkt in Abhängigkeit des Drehmoments der Brennkraftmaschine gewählt wird und/oder der Einlassventilöffnungszeitpunkt in der ersten und der zweiten Betriebsart bei gleichem Drehmoment der Brennkraftmaschine gleich gewählt ist. Die vorstehend beschriebene Variation des Einlassventilöffnungszeitraums, also das kürzere Einstellen des Einlassventilöffnungszeitraums in der zweiten Betriebsart, wird insbesondere durch entsprechende Wahl des Einlassventilschließzeitpunkt in Abhängigkeit des Drehmoments erreicht. Zusätzlich oder alternativ kann die Variation des Einlassventilöffnungszeitraums über die Wahl des Einlassventilschließzeit- punkts erfolgen, insbesondere ausschließlich. Der Einlassventilöffnungszeitpunkt ist in letzterem Fall für beide Betriebsarten identisch, kann jedoch selbstverständlich von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, also mithin von dem Drehmoment der Brennkraftmaschine abhängen. Das Drehmoment ist dabei beispielsweise das an der Brennkraftmaschine eingestellte Solldrehmoment oder das momentan erzeugte Istdrehmoment.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einlassventilöffnungszeitraum stufenlos oder diskret eingestellt wird. Grundsätzlich kann das Einstellen des Einlassventilöffnungszeitraums beliebig erfolgen. Besonders bevorzugt ist selbstverständlich ein stufenloses Einstellen, sodass die in den Zylinder gelangende Luftmenge stufenlos beein- flusst werden kann. In Abhängigkeit von dem Einlassventil beziehungsweise dessen An- steuerung kann jedoch auch lediglich ein diskretes Einstellen vorgesehen sein, sodass der Einlassventilöffnungszeitraum lediglich bestimmte, voneinander abgegrenzte Längen aufweisen kann. Diese verschiedenen Längen des Einlassventilöffnungszeitraums werden bevorzugt bei der Auslegung der Brennkraftmaschine festgelegt und nachfolgend während des Betriebs lediglich ausgewählt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der ersten Betriebsart ein höheres effektives Verdichtungsverhältnis für den Zylinder eingestellt wird als in der zweiten Betriebsart. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der erste Kraftstoff eine höhere Klopffestigkeit aufweist als der zweite Kraftstoff. Dies trifft beispielsweise für Gaskraftstoff als ersten Kraftstoff und Flüssigkraftstoff als zweiten Kraftstoff üblicherweise zu. Durch die Realisierung des höheren effektiven Verdichtungsverhältnisses in der ersten Betriebsart wird in dieser ein deutlich geringerer Verbrauch erzielt. Insbesondere in der Kombination mit der kürzeren Wahl des Einlassventilöffnungszeitraums in der zweiten Betriebsart lassen sich für beide Betriebsarten ein niedriger Verbrauch und ein geringer Schadstoffausstoß durch die Brennkraftmaschine erzielen.
Das Einstellen des effektiven Verdichtungsverhältnisses kann prinzipiell auf beliebige Art und Weise erfolgen. Das effektive Verdichtungsverhältnis wird sowohl von dem geometrischen Verdichtungsverhältnis als auch von der Füllung beziehungsweise Luftfüllung beeinflusst. In einer ersten Ausführungsform wird das geometrische Verdichtungsverhältnis auf den gewünschten Wert eingestellt. Beispielsweise weist die Brennkraftmaschine zu diesem Zweck eine entsprechende Vorrichtung auf. Insbesondere ist der an einen in dem Zylinder laufenden Kolben angeschlossene Pleuel mit einer Verstelleinrich- tung ausgerüstet. Alternativ kann selbstverständlich auch der Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine über entsprechende Verstellmittel verfügen.
Besonders einfach lässt sich das effektive Verdichtungsverhältnis wunschgemäß einstellen, indem das geometrische Verdichtungsverhältnis konstant bleibt und lediglich das effektive Verdichtungsverhältnis durch entsprechende Wahl des Einlassventilöffnungs- zeitraums eingestellt wird, sodass die Füllung des Zylinders mit Luft während des Luft- einlasstakts beziehungsweise Ansaugtakts verändert wird. Weil in der zweiten Betriebsart der Einlassventilöffnungszeitraum kürzer eingestellt wird als in der ersten Betriebsart, gelangt eine geringere Menge Luft in den Zylinder. Entsprechend ist bei dem nachfolgenden Kompressionstakt das effektive Verdichtungsverhältnis trotz gleichbleibendem geometrischen Verdichtungsverhältnis kleiner. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der beiden Vorgehensweisen, bei welcher sowohl das geometrische Verdichtungsverhältnis als auch die Luftfüllung zum Erreichen des gewünschten effektiven Verdichtungsverhältnisses eingestellt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in einer dritten Betriebsart der erste Kraftstoff nur in das Saugrohr eingebracht wird und der Einlassventilöffnungszeitraum entsprechend der zweiten Betriebsart eingestellt wird. Neben den zwei vorstehend beschriebenen Betriebsarten ist die Brennkraftmaschine also auch für die Durchführung der dritten Betriebsart ausgelegt. In dieser wird der erste Kraftstoff - analog zu der ersten Betriebsart - ausschließlich in das Saugrohr eingebracht. Zusätzlich wird der Einlassventilöffnungszeitraum entsprechend der zweiten Betriebsart eingestellt, also kürzer als in der ersten Betriebsart. Die dritte Betriebsart wird bevorzugt bei einem Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt, insofern absehbar ist, dass auf diese Weise eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und/oder der ausgestoßenen Schadstoffe erzielt werden kann. In der dritten Betriebsart wird insoweit eine Entdrosselung der Brennkraftmaschine erzielt. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass in der dritten Betriebsart der erste Kraftstoff nur direkt in den Zylinder eingebracht wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung für wenigstens einen ersten und einen zweiten Kraftstoff, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Brennkraftmaschine zumindest einen über ein Einlassventil verfügenden Zylinder aufweist, dem über ein Saugrohr Luft, insbesondere Frischluft, zuführbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine dazu ausgebildet ist, in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine den ersten Kraftstoff nur in das Saugrohr und in einer zweiten Betriebsart den zweiten Kraftstoff ausschließlich direkt in den Zylinder einzubringen und in der zweiten Betriebsart einen Einlassventilöffnungszeitraum kürzer einzustellen als in der ersten Betriebsart. Auf die Vorteile, die mit einer solchen Brennkraftmaschine erzielt werden, wurde bereits vorstehend eingegangen. Das Verfahren, mit welchem die Brennkraftmaschine betrieben wird, kann gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein. Entsprechend sind selbstverständlich die Ausführungen bezüglich der Brennkraftmaschine auch auf das Verfahren übertragbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraftstoffzuführeinrichtung eine erste Kraftstoffleitung für den ersten Kraftstoff und eine zweite Kraftstoff leitung für den zweiten Kraftstoff aufweist, wobei die erste Kraftstoffleitung mit ihrer einem ersten Kraftstofftank abgewandten Seite nur an eine Saugrohreinbringelnrichtung oder sowohl an eine Saugrohreinbringelnrichtung als auch an eine Zylinderdirekteinbringeinrichtung und die zweite Kraftstoffleitung mit ihrer einem zweiten Kraftstofftank abgewandten Seite ausschließlich an die Zylinderdirekteinbringeinrichtung angeschlossen ist. Die Kraftstoffzuführeinrichtung verfügt also über die erste Kraftstoffleitung, die zweite Kraftstoffleitung, die Saugrohreinbringelnrichtung und die Zylinderdirekteinbringeinrichtung. Die erste Kraftstoffleitung stellt eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten Kraftstofftank für den ersten Kraftstoff und nur der Saugrohreinbringelnrichtung oder alternativ sowohl der Saugrohreinbringelnrichtung als auch der Zylinderdirekteinbringeinrichtung her. Die zweite Kraftstoffleitung stellt dagegen eine Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Kraftstofftank für den zweiten Kraftstoff und ausschließlich der Zylinderdirekteinbringein- richtung her. Entsprechend kann es vorgesehen sein, den ersten Kraftstoff über die erste Kraftstoffleitung ausschließlich der Saugrohreinbringelnrichtung und den zweiten Kraftstoff über die zweite Kraftstoff leitung ausschließlich der Zylinderdirekteinbringeinrichtung zuzuführen.
Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, den ersten Kraftstoff über die erste Kraftstoffleitung entweder nur der Saugrohreinbringelnrichtung oder nur der Zylinderdi- rekteinbringeinrichtung zuzuführen. Ersteres ist insbesondere in der ersten Betriebsart und letzteres in der dritten Betriebsart vorgesehen. Die Saugrohreinbringelnrichtung dient dem Einbringen beziehungsweise Einspritzen des ihr jeweils zugeführten Kraftstoffs in das Saugrohr. Entsprechend ist die Zylinderdirekteinbringeinrichtung zum unmittelbaren Einbringen beziehungsweise Einspritzen des ihr zugeführten Kraftstoffs unmittelbar in den Zylinder beziehungsweise dessen Brennraum ausgebildet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur eine schematische Schnittansicht durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung.
Die Figur zeigt eine Schnittansicht durch einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1 . Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinder 2 mit einer Brennkammer 3 auf. Weiterhin verfügt die Brennkraftmaschine 1 über eine Kraftstoffzuführeinrichtung 4. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 4 verfügt über eine Saugrohreinbringeinrichtung 5 und eine Zylinderdi- rekteinbringeinrichtung 6. Die Saugrohreinbringeinrichtung 5 ermöglicht das Einbringen beziehungsweise Einspritzen eines ihr zugeführten Kraftstoffs in ein Saugrohr 7 der Brennkraftmaschine 1. Das Saugrohr 7 mündet in den Zylinder 2 beziehungsweise dessen Brennkammer 3 ein und bildet insofern einen Einlasskanal für Luft beziehungsweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus. Die Zylinderdirekteinbringeinrichtung 6 ermöglicht das Einbringen beziehungsweise Einspritzen des ihr jeweils zugeführten Kraftstoffs unmittelbar in den Zylinder 2 beziehungsweise in die Brennkammer 3.
Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Abgasleitung 8 auf, durch welche in dem Zylinder 2 anfallende Abgase abgeführt werden können. Die Abgasleitung 8 bildet insoweit einen Auslasskanal. Ihrem Zylinder 2 ist zudem wenigstens ein Einlassventil und ein Auslassventil (beide nicht dargestellt) zugeordnet. Mittels des Einlassventils kann eine Strömungsverbindung von dem Saugrohr 7 in den Zylinder 2 freigegeben oder verschlossen werden. Entsprechend kann mithilfe des Auslassventils die Strömungsverbindung aus dem Zylinder 2 in die Abgasleitung 8 freigegeben oder unterbrochen werden. Die Figur zeigt zudem einen Kolben 9 der Brennkraftmaschine, welcher in dem Zylinder 2 verlagerbar angeordnet ist. Über einen Pleuel 10 ist der Kolben 9 mit einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 wirkverbunden.
Die Brennkraftmaschine 1 ist zum Betreiben mit mehreren unterschiedlichen Kraftstoffen ausgebildet. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 4 verfügt demnach über zumindest einen ersten und einen zweiten Kraftstofftank, in welchen ein erster und ein zweiter Kraftstoff gespeichert sind. Die Brennkraftmaschine 1 kann nun in mehreren verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, wobei in einer ersten Betriebsart die Brennkraftmaschine 1 lediglich mit dem ersten Kraftstoff und in einer zweiten Betriebsart ausschließlich mit dem zweiten Kraftstoff betrieben wird. Dabei ist es vorgesehen, dass in der ersten Be- triebsart der erste Kraftstoff nur in das Saugrohr 7 und in der zweiten Betriebsart der zweite Kraftstoff nur direkt in den Zylinder 2 eingebracht wird. Entsprechend wird in der ersten Betriebsart der erste Kraftstoff nur der Saugrohreinbringeinrichtung 5 und in der zweiten Betriebsart der zweite Kraftstoff nur der Zylinderdirekteinbringeinrichtung 6 zugeführt.
Zusätzlich soll in der zweiten Betriebsart ein Einlassventilöffnungszeitraum kürzer eingestellt werden als in der ersten Betriebsart. Der Einlassventilöffnungszeitraum bezeichnet denjenigen Zeitraum, in welchem das Einlassventil die Strömungsverbindung zwischen dem Saugrohr 7 und dem Zylinder 2 zumindest teilweise freigibt. Der erste Kraftstoff ist beispielsweise ein Gaskraftstoff, insbesondere Erdgas oder Autogas, und der zweite Kraftstoff ein Flüssigkraftstoff, beispielsweise Benzin oder Diesel oder dergleichen. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass in der ersten Betriebsart zudem ein höheres Verdichtungsverhältnis für den Zylinder 2 eingestellt wird als in der zweiten Betriebsart. Dies wird durch die höhere Klopffestigkeit des Gaskraftstoffs im Vergleich zu dem Flüssigkraftstoff ermöglicht. Zu diesem Zweck weist die Brennkraftmaschine 1 beispielsweise eine hier nicht dargestellte EinStelleinrichtung für das Verdichtungsverhältnis auf, mit deren Hilfe der Kolben 9 zum Erreichen des gewünschten geometrischen Verdichtungsverhältnisses in dem Zylinder 2 anordenbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Einstellen des gewünschten effektiven Verdichtungsverhältnisses durch geeignete Wahl des Einlassventilöffnungszeitraums erzielt werden.
Die Brennkraftmaschine 1 ist zusätzlich zum Betreiben in einer dritten Betriebsart ausgelegt. In dieser wird der erste Kraftstoff mithilfe der Zylinderdirekteinbringeinrichtung 6 ausschließlich direkt in den Zylinder 2 eingebracht. Gleichzeitig werden der Einlassventilöffnungszeitraum und/oder das effektive Verdichtungsverhältnis entsprechend der zweiten Betriebsart eingestellt. Auf diese Weise wird mit beiden Kraftstoffen ein sparsamer Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erzielt.
BEZUGSZEICHENLISTE
Brennkraftmaschine
Zylinder
Brennkammer
Kraftstoffzuführeinrichtung
Saugrohreinbringeinrichtung
Zylinderdirekteinbringeinrichtung
Saugrohr
Abgasleitung
Kolben
Pleuel

Claims

P AT E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1 ) mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung (4) für wenigstens einen ersten und einen zweiten Kraftstoff, wobei die Brennkraftmaschine (1) zumindest einen über mindestens ein Einlassventil verfügenden Zylinder (2) aufweist, dem über ein Saugrohr (7) Luft, insbesondere Frischluft, zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (1) der erste Kraftstoff nur in das Saugrohr (7) und in einer Betriebsart der zweite Kraftstoff ausschließlich direkt in den Zylinder (2) eingebracht wird und in der zweiten Betriebsart ein Einlassventilöffnungszeitraum kürzer eingestellt wird als in der ersten Betriebsart.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als erster Kraftstoff ein Gaskraftstoff, insbesondere Erdgas oder Autogas, und als zweiter Kraftstoff ein Flüssigkraftstoff, insbesondere Benzin, verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassventilöffnungszeitraum für die erste und die zweite Betriebsart derart gewählt wird, dass dem Zylinder (2) die zum Erreichen eines bestimmten Kraftstoff- Luft- Verhältnisses benötigte Menge Luft zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassventilöffnungszeitraum für die erste und die zweite Betriebsart derart gewählt wird, dass ein Maximaldrehmoment der ersten und der zweiten Betriebsart identisch ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassventilöffnungszeitraum sich von einem Einlassventilöffnungszeitpunkt zu einem Einlassventüschließzeitpunkt erstreckt, wobei der Einlassventil- schließzeitpunkt in Abhängigkeit des Drehmoments der Brennkraftmaschine (1) gewählt wird und/oder der Einlassventilöffnungszeitpunkt in der ersten und der zweiten Betriebsart bei gleichem Drehmoment der Brennkraftmaschine (1 ) gleich gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassventilöffnungszeitraum stufenlos oder diskret eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Betriebsart ein höheres effektives Verdichtungsverhältnis für den Zylinder (2) eingestellt wird als in der zweiten Betriebsart.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Betriebsart der erste Kraftstoff nur in das Saugrohr (7) eingebracht wird und der Einlassventilöffnungszeitraum entsprechend der zweiten Betriebsart eingestellt wird.
9. Brennkraftmaschine (1) mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung (4) für wenigstens einen ersten und einen zweiten Kraftstoff, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1) zumindest einen über ein Einlassventil verfügenden Zylinder (2) aufweist, dem über ein Saugrohr (7) Luft, insbesondere Frischluft, zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1 ) dazu ausgebildet ist, in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (1 ) den ersten Kraftstoff nur in das Saugrohr (7) und in einer zweiten Betriebsart den zweiten Kraftstoff ausschließlich direkt in den Zylinder (2) einzubringen und in der zweiten Betriebsart einen Einlassventilöffnungszeitraum kürzer einzustellen als in der ersten Betriebsart.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft- stoffzuführeinrichtung (4) eine erste Kraftstoffleitung für den ersten Kraftstoff und eine zweite Kraftstoffleitung für den zweiten Kraftstoff aufweist, wobei die erste Kraftstoffleitung mit ihrer einem ersten Kraftstofftank abgewandten Seite nur an eine Saugrohreinbringeinrichtung (5) oder sowohl an die Saugrohreinbnngeinnchtung (5) als auch an eine Zylinderdirekteinbringeinrichtung (6) und die zweite Kraftstoffleitung mit ihrer einem zweiten Kraftstofftank abgewandten Seite ausschließlich an eine Zy- linderdirekteinbringeinrichtung (6) angeschlossen ist.
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