EP3615785A1 - Gaseinblasventil zum einblasen eines brenngases in eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschine mit einem solchen gaseinblasventil, und verfahren zum betreiben einer solchen brennkraftmaschine - Google Patents

Gaseinblasventil zum einblasen eines brenngases in eine brennkraftmaschine, brennkraftmaschine mit einem solchen gaseinblasventil, und verfahren zum betreiben einer solchen brennkraftmaschine

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EP3615785A1
EP3615785A1 EP18716592.3A EP18716592A EP3615785A1 EP 3615785 A1 EP3615785 A1 EP 3615785A1 EP 18716592 A EP18716592 A EP 18716592A EP 3615785 A1 EP3615785 A1 EP 3615785A1
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EP
European Patent Office
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gas injection
injection valve
stop
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18716592.3A
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English (en)
French (fr)
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Friedrich Köskemeier
Florian JOOS
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Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a gas injection valve for injecting a fuel gas in a
  • Internal combustion engine an internal combustion engine with such a gas injection valve and a method for operating an internal combustion engine with such a gas injection valve.
  • a gas injection valve of the type mentioned here is for example from the German
  • a gas injector for direct injection of a gaseous medium is disclosed in a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a gas injection valve of the type discussed here can also be set up for injecting a fuel gas into a charging path of an internal combustion engine, be it by multipoint injection or else in the context of a single point injection into a one
  • Such a gas injection valve has a valve member which is between a closed position and one through a
  • Closed position in the open position can be varied.
  • a pre-pressure upstream of the injected fuel gas quantity a pre-pressure upstream of the injected fuel gas quantity
  • Gas injection valve serve in a fuel gas line, in which case, however, a complex pressure control for the fuel gas line is necessary.
  • Conventional Gaseinblasventile therefore have the disadvantage that they difficult between a no-load operation on the one hand and a
  • Full load operation on the other hand are adjustable and can hardly be designed for both modes suitable. Since the energizing time can not be selected arbitrarily short because otherwise no complete valve opening takes place and the valve member moves only in the ballistic range, it is often not possible to achieve a reasonably low idling speed
  • the invention is based on the object, a gas injection valve, an internal combustion engine with such Gaseinblasventil and a method for operating such
  • the object is achieved in particular by providing a gas injection valve of the type mentioned above, which is characterized in that the maximum stroke of the valve member is adjustable during operation of the gas injection valve.
  • an additional parameter is provided which can be used for the operation of an internal combustion engine. This not only allows a defined idling operation with small quantity dispersion, in particular by setting a minimum maximum stroke, and a full load operation especially when setting a maximum maximum stroke, but also optimizing the Bestromungs conservator for controlling the Gaseinblasventils to gas dynamic conditions in the internal combustion engine, in particular to a mixture formation in to optimize at least one combustion chamber of the internal combustion engine. Since a further parameter for setting the injected fuel gas quantity is available, can on the form in the
  • Fuel gas line can be omitted as a parameter for quantity control. Thus, it requires no elaborate gas pressure control more, but sufficient to use a simple fixed pressure regulator for the fuel gas line, in which in particular a constant form can be adjusted. Furthermore, aging effects, for example an increase in the flow rate of the gas injection valve over its lifetime, can be compensated, preferably compensated, by suitably setting the maximum stroke.
  • valve member Under a closed position of the valve member is understood here a functional position in which a flow path for fuel gas is blocked by the gas injection valve.
  • Valve member is preferably biased in the closed position and can against them Bias to be shifted to the open position.
  • an open position is accordingly understood a functional position of the valve member, in which this releases a defined by the maximum stroke flow cross-section for fuel gas through the gas injection valve.
  • the gas injection valve is in particular designed to inject fuel gas into the internal combustion engine in the open position.
  • Under a maximum stroke is understood by a displacement mechanism for the valve member maximally bewirkbarer stroke, which may be defined for example by a stop for the valve member. To distinguish this is the fact that the valve member by its associated
  • Displacement mechanism is not necessarily maximum, so up to the maximum stroke, must be opened. Rather, it is also possible, the Bestromungs- or driving times for the
  • Gas injection valve to be chosen so that the valve member does not cover the full path to the maximum stroke and thus to the specific open position, where it can be moved, for example, in a ballistic area.
  • the maximum lift characterizes the opening of the gas injection valve which is as far as possible with the displacement mechanism at the momentary setting of the maximum stroke. Accordingly, under the specific open position, a position of the maximum open position at the specific, currently set maximum stroke is determined
  • Valve member understood, in particular, the displacement of the valve member is limited. So it is in the open position no further displacement of the valve member by the
  • the maximum stroke is adjustable during operation of the gas injection valve means, in particular, that during operation of an internal combustion engine having the gas injection valve, preferably on a time scale of less than 1 second, in particular on a time scale, which allows fully transient adjustment of the maximum stroke during operation of the internal combustion engine , is variable.
  • the maximum stroke is therefore by no means only adjustable in the manufacture, adjustment or maintenance of the gas injection valve, but in its operation, so that it can be used as a parameter for controlling or regulating the internal combustion engine.
  • the gas injection valve has a first stop against which the valve member strikes in the open position.
  • the first stop defines the maximum stroke.
  • the first stop is displaceable relative to a housing of the gas injection valve, which can be arranged, in particular, in a manner fixed to the engine of an internal combustion engine, in the stroke direction of the valve member, in particular in order to set the maximum stroke.
  • the first stop is in particular between a minimum position, the corresponds to a minimum maximum stroke, and a maximum position corresponding to a maximum maximum stroke, displaceable. On the variation or setting of the first stop thus the maximum stroke can be adjusted.
  • the valve member preferably abuts in the open position on the first stop, so that its position defines the widest possible opening of the valve and thus at the same time the open position and the maximum stroke.
  • Stop member is arranged, wherein the stop member between a relative to the housing of the gas injection valve spatially fixed second stop and a spatially fixed to the housing arranged third stop is displaceable.
  • the second stop defines a minimum position for the first stop and thus at the same time the minimum maximum stroke.
  • the third stop defines a maximum position for the first stop and, at the same time, the maximum maximum stroke.
  • the stop member can be displaced in a defined and reproducible manner between the second stop and the third stop, preferably in a plurality of discrete or continuous positions, so correspondingly also the maximum stroke between the minimum maximum stroke and the maximum maximum stroke a plurality of discrete or continuous values can accept.
  • the Gasemblasventil has a fourth stop for the valve member, wherein the fourth stop defines a sealing seat of the valve member, to which this in the
  • valve member is urged in the closed position, preferably under bias against the fourth stop.
  • the Gasemblasventil has a first displacement mechanism which is adapted to displace the valve member between the closed position and the open position.
  • the first displacement mechanism is preferably designed as an electromagnetic displacement mechanism, wherein it may in particular comprise an electromagnet, which cooperates with a magnetic armature or armature.
  • the valve member is designed as an armature or arranged on the armature, wherein the electromagnet is formed and arranged relative to the valve member such that it moves the valve member from the closed position to the open position can shift if it is energized.
  • the gas injection valve preferably has a second displacement mechanism for displacing the first stop, in particular of the stop member.
  • Displacement mechanism is preferably arranged to displace the stop member between the minimum position and the maximum position.
  • Displacement mechanism it is preferably possible to adjust the maximum stroke reproducible, accurate and / or automated.
  • Displacement mechanism a controllable rotary drive, preferably an electric motor, which cooperates with a thread, in particular with a fine thread, for adjusting the first stop.
  • a controllable rotary drive preferably an electric motor
  • the position of the first stopper is easy, accurate and reproducible adjustable.
  • the gas injection valve has a displaceable together with the stop member adjusting element having a first thread which meshes with a relative to the housing of the gas injection valve spatially fixed second thread, wherein the rotary drive is arranged and arranged to rotate the adjusting element.
  • the first thread is preferably one
  • the second thread is preferably an internal thread.
  • both the first thread and the second thread are each fine thread.
  • Rotary drive rotatably drives the adjustment, this can mesh with its first thread with the second thread and thus cause a displacement of the stop member in the stroke direction of the valve member. This can be done very accurately and reproducibly, especially when using a fine thread.
  • the rotary drive is in particular operatively connected to the adjusting element in order to drive this rotationally. It is preferably provided that the adjusting element is the stop member or part of the stop member. In particular, the stop member may be formed as an adjusting element and have the first thread, or it can with the
  • Adjustment connected or be part of the adjustment In this way, a very simple construction of the gas injection valve is possible at the same time cost-effective, accurate and reproducible design.
  • the object is also achieved by providing an internal combustion engine having a gas injection valve according to one of the previously described embodiments. In connection with the internal combustion engine, in particular, the advantages that have already been explained in connection with the gas injection valve.
  • the internal combustion engine preferably has at least one combustion chamber, particularly preferably a plurality of combustion chambers, wherein the at least one combustion chamber
  • Gas injection valve is assigned according to one of the embodiments described above.
  • each combustion chamber of a plurality of combustion chambers it is possible for each combustion chamber of a plurality of combustion chambers to be assigned in each case a separate gas injection valve, which can be controlled in particular independently of the other gas injection valves.
  • Combustion chambers such as a combustion chamber group or cylinder bank, a common Gaseinblasventil is assigned.
  • the gas injection valve may be arranged and arranged on the internal combustion engine to realize a multi-point injection, a single-point injection or a direct injection of fuel gas.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. It is possible that the internal combustion engine is arranged to drive a passenger car, a truck or a commercial vehicle. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is the drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine in a
  • Locomotive or a railcar is used, or by ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank.
  • An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, for stationary power supply in emergency operation,
  • the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. Also a stationary application of
  • Internal combustion engine for driving auxiliary equipment, such as fire pumps on oil rigs is possible. Furthermore, an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas, possible. Also a use of the internal combustion engine in the industrial sector or in Construction area, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator, is possible.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas. In particular, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.
  • the task is finally solved by a method for operating a
  • Embodiments is created. This is a benign basestock of gas
  • Operating point dependent set by adjusting the maximum stroke of the valve member of the gas injection valve are preferably drive times, that is, in particular
  • Mixture formation selected in at least one combustion chamber of the internal combustion engine.
  • An operating point-dependent setting is understood in particular to mean a setting which depends on an operating point of the internal combustion engine, in particular on a load point thereof, preferably in particular on a momentary torque on the one hand and a momentary rotational speed on the other hand. Because the maximum lift of the
  • Gas injection valve is adjustable and thus is available as a parameter for adjusting the Häbasenden fuel gas amount, it is possible to select the activation times for the gas injection valve, in particular regardless of the Häbasende fuel gas and rather to vary in terms of optimized mixture formation in the at least one combustion chamber.
  • a start of energization, an energization end and / or an energization duration for the gas injection valve, in particular for the first one, are called activation times
  • Displacement mechanism understood. According to one embodiment of the invention, it is provided that upstream of the
  • Gas injection valve in particular immediately upstream of the same, in a fuel gas line of the internal combustion engine - a time -, and in particular operating point independent - constant fuel gas pressure is set.
  • a constant fuel gas pressure is in particular a fuel gas pressure that does not depend on a current operating point of the Internal combustion engine varies. This can be dispensed with a complex gas pressure control, but a simple fixed pressure regulator for constant control of the fuel gas pressure is sufficient.
  • Flow cross-section and / or static flow of Gaseinblasventils is preferably the operating point dependent, that is, in particular, depending on a current speed and a current load of the engine calculated fuel gas amount, in particular fuel gas mass used. It is possible, the maximum stroke and thus the current lifting height for the valve member taking into account the form in the fuel gas line, a measured in the charging path back pressure for the fuel gas, ie in particular a boost pressure, preferably measured in the intake manifold, and a - preferably measured - instantaneous fuel gas temperature to be determined, wherein the maximum stroke is preferably read from a valve map. In particular, a flow rate of the gas injection valve in dependence on the maximum lift and the instantaneous fuel gas density can be stored in the valve map. From the operating point dependent required
  • Fuel gas quantity, the flow to be adjusted and thus also the adjusted stroke height - that is, the maximum stroke - are calculated taking into account the aforementioned parameters.
  • an internal combustion engine is operated with a plurality of combustion chambers.
  • the activation times and / or the maximum lift for each gas injection valve is / are set separately.
  • the aforementioned parameters that is to say in particular the activation times and / or the maximum lift, can be used to equalize the different combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Gas injection valve and the internal combustion engine which are explained explicitly or implicitly in connection with the method, are preferably individually or combined with each other features of a preferred embodiment of the Gaseinblasventils and / or
  • valve member 5 which is displaceable between a closed position in which a flow path for fuel gas is closed by the Gasemblasventil 3, and a by a maximum lift of the
  • Valve member 5 certain open position, in which a flow path for fuel gas is released by the gas injection valve 3. It is provided that the maximum stroke of the valve member 5 in the operation of the gas injection valve 3 is adjustable. In this way, the adjustment of the maximum stroke of the valve member 5 can be used as a parameter for controlling the quantity of fuel gas to be injected into the internal combustion engine 1. This allows in particular a choice of Bestromungs- or An Kunststoffculture for the gas injection valve 3, regardless of the Häbasenden fuel gas quantity, so that they can be selected in particular optimized for a mixture formation in a combustion chamber 7 of the internal combustion engine 1.
  • the gas injection valve 3 has a first stop 11, on which the valve member 5 in the
  • the first stop 11 defines the maximum stroke, wherein it can be displaced relative to a housing 13 of the gas injection valve 3 that can be arranged, in particular, fixed to the engine 1 in the stroke direction of the valve member 5.
  • the first stop 11 is between a minimum position shown in the figure, which defines a minimum maximum stroke, and a maximum position, which a maximum
  • the first stop 11 is arranged on a stop member 15, which is displaceable between a fixed relative to the housing 13 arranged second stop 17 and a fixed relative to the housing 13 arranged fixed third stop 19.
  • the second stop 17 and the third stop 19 are preferably arranged on the housing 13.
  • Stop 17 defines the minimum position for the first stop 11, wherein the third stop 19 defines the maximum position for the first stop 11.
  • the gas injection valve 3 also has a fourth stop 21, which is preferably designed as a sealing seat for the valve member 5.
  • the gas injection valve 3 here has a first displacement mechanism 23 for displacing the valve member 5 between the closed position and the open position, and a second Displacement mechanism 25 for displacing the first stop 11, in particular of the stop member 15, between the minimum position and the maximum position.
  • the first displacement mechanism 23 is preferably formed electromagnetically, wherein it has in particular an electromagnet 27, wherein the electromagnet 27 is preferably arranged on the stop member 15 or formed as a stop member 15 and in particular with the stop member 15 is displaced, and an armature 29 which on the valve member 5 is arranged. It is also possible that the valve member 5 is formed as an anchor 29.
  • the armature is in particular a magnet armature, which is displaceable by the electromagnet 27.
  • the first stopper 11 defines a maximum stroke position of the first stopper mechanism 11 achievable with the first displacement mechanism 23 at a current position of the first stopper 11
  • Valve member 5 and thus the maximum stroke and the open position.
  • the second displacement mechanism 25 preferably has a controllable rotary drive 31, which is preferably designed as an electric motor, wherein the rotary drive 31 with a thread 33, which is designed in particular as a fine thread, cooperates to adjust the first stop 11.
  • the gas injection valve 3 in particular a displaceable together with the stop member 15 adjustment 35, which a first thread 33.1, here namely a
  • second thread 33.2 which is here in particular formed as an internal thread, meshes, wherein the rotary drive 31 is arranged and arranged to drive the adjusting element 35 rotatably.
  • the stop member 15 is formed as adjusting 35.
  • the adjusting element 35 is arranged on the stop member 15 or part of the stop member 15. If the adjusting element 35 is rotated by the rotary drive 31, its first thread 33.1 cooperates with the second thread 33.2, so that the stop member 15 is displaced together with the first stop 11 in the lifting direction of the valve member 5.
  • the unit can be displaced from the rotary drive 31 and the stop member 15 between the second stop 17 and the third stop 19, whereby the first stop 11 between the Minimum position and the maximum position is shifted.
  • the maximum stroke of the gas injection valve 3 can be adjusted by activating the rotary drive 31. This can in particular during the operation of the gas injection valve 3 and thus also the
  • a gas volume of the fuel gas to be injected is dependent on the operating point, that is, depending on a current operating point of the internal combustion engine 1, by adjusting the
  • activation times or energization times for the gas injection valve 3 are preferably selected depending on the operating point, that is to say as a function of an instantaneous operating point of the internal combustion engine 1 with a view to optimized mixture formation in the at least one combustion chamber 7 of the internal combustion engine 1. It is preferably provided that the upstream of the gas injection valve 3 in a
  • Internal combustion engine 1 is varied.
  • an internal combustion engine 1 is operated with a plurality of combustion chambers 7, wherein each combustion chamber 7 or each combustion chamber group of combustion chambers 7 is associated with a particular separate gas injection valve 3.
  • the activation times or energization times for the gas injection valves 3 and / or the maximum stroke of the valve member 5 are set separately for each gas injection valve 3 of the internal combustion engine 1. In this way, in particular a combustion chamber equalization for the internal combustion engine 1 can be performed.
  • the gas injection valve 3 is preferably designed for Mehrisindüsung or
  • the gas injection valve 3 is arranged for direct injection of fuel gas into the combustion chamber. 7
  • Volume control of normallybasenden fuel gas amount can be set optimal Bestromungsdauer for the gas injection valve 3 in the entire operating range of the internal combustion engine 1, wherein the Bestromungs Forum can differ operating point dependent.
  • Optimal energization times can be selected in each case for an idling operation and for a full-load operation of the internal combustion engine 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gaseinblasventil (3) zum Einblasen eines Brenngases in eine Brennkraftmaschine (1), mit einem Ventilglied (5), das zwischen einer Geschlossenstellung und einer durch einen Maximalhub des Ventilglieds (5) bestimmten Offenstellung verlagerbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Maximalhub des Ventilglieds (5) im Betrieb des Gaseinblasventils (3) einstellbar ist.

Description

MTU Friedrichshafen GmbH BESCHREIBUNG Gaseinblasventil zum Einblasen eines Brenngases in eine Brennkraftmaschine,
Brennkraftmaschine mit einem solchen Gaseinblasventil, und Verfahren zum
Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Gaseinblasventil zum Einblasen eines Brenngases in eine
Brennkraftmaschine, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Gaseinblasventil und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Gaseinblasventil.
Ein Gaseinblasventil der hier angesprochenen Art ist beispielsweise aus der deutschen
Offenlegungsschrift DE 10 2014 207 182 AI bekannt, wobei hier ein Gasinjektor zum direkten Einblasen eines gasförmigen Mediums in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine offenbart ist. Ein Gaseinblasventil der hier angesprochenen Art kann aber auch eingerichtet sein zum Einblasen eines Brenngases in einen Ladepfad einer Brennkraftmaschine, sei es im Wege einer Mehrpunkteinblasung oder auch im Rahmen einer Einzelpunkteinblasung in ein einem
Brennraum der Brennkraftmaschine separat zugeordnetes Saugrohr. Ein solches Gaseinblasventil weist ein Ventilglied auf, das zwischen einer Geschlossenstellung und einer durch einen
Maximalhub des Ventilglieds bestimmten Offenstellung verlagerbar ist, wobei eine der
Brennkraftmaschine zugeführte Brenngasmenge bei bekannten Gaseinblasventilen lediglich durch die Wahl von Bestromungszeiten zur Ansteuerung des Gaseinblasventils aus der
Geschlossenstellung in die Offenstellung variiert werden kann. Als zusätzlicher Parameter zur Einstellung der eingeblasenen Brenngasmenge kann ein Vordruck stromaufwärts des
Gaseinblasventils in einer Brenngasleitung dienen, wobei in diesem Fall aber eine aufwendige Druckregelung für die Brenngasleitung nötig ist. Herkömmliche Gaseinblasventile haben daher den Nachteil, dass sie schwer zwischen einem Leerlaufbetrieb einerseits und einem
Volllastbetrieb andererseits einstellbar sind und kaum für beide Betriebsarten passend ausgelegt werden können. Da nämlich die Bestromungsdauer nicht beliebig kurz gewählt werden darf, weil ansonsten keine vollständige Ventilöffnung erfolgt und das Ventilglied sich nur im ballistischen Bereich bewegt, ist es häufig nicht möglich, im Leerlauf eine angemessen geringe
Brenngasmenge beizumessen. Insbesondere wird bei der Beimessung von Kleinstmengen eine Mengenstreuung so groß, dass der Leerlauf nicht sauber gefahren werden kann. Die Gaseinblasventile können dabei auch nicht beliebig klein ausgestaltet werden, da sie im
Volllastbetrieb einen bestimmten maximalen Brenngasdurchsatz gewährleisten müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gaseinblasventil, eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Gaseinblasventil und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen
Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Gaseinblasventil der zuvor angesprochenen Art geschaffen wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Maximalhub des Ventilglieds im Betrieb des Gaseinblasventils einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, die Einstellung der einzublasenden Brenngasmenge nicht oder zumindest nicht nur durch die Wahl der
Bestromungzeiten des Gaseinblasventils vorzunehmen, sondern insbesondere, gegebenenfalls ausschließlich, durch Einstellung des Maximalhubs. Somit wird insbesondere ein zusätzlicher Parameter bereitgestellt, der für den Betrieb einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Dies ermöglicht nicht nur einen definierten Leerlaufbetrieb mit geringer Mengenstreuung, insbesondere durch Einstellung eines minimalen Maximalhubs, sowie einen Volllastbetrieb insbesondere bei Einstellung eines maximalen Maximalhubs, sondern auch eine Optimierung der Bestromungszeiten zur Ansteuerung des Gaseinblasventils auf gasdynamische Bedingungen in der Brennkraftmaschine, insbesondere um eine Gemischbildung in wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zu optimieren. Da ein weiterer Parameter zur Einstellung der eingeblasenen Brenngasmenge zur Verfügung steht, kann auf den Vordruck in der
Brenngasleitung als Parameter zur Mengensteuerung verzichtet werden. Somit bedarf es dann keiner aufwendigen Gasdruckregelung mehr, vielmehr genügt die Verwendung eines einfachen Festdruckreglers für die Brenngasleitung, wobei in dieser insbesondere ein konstanter Vordruck eingestellt werden kann. Weiterhin können Alterungseffekte, beispielsweise eine Erhöhung des Durchflusses des Gaseinblasventils über dessen Lebenszeit, durch geeignete Einstellung des Maximalhubs kompensiert, vorzugsweise ausgeregelt werden.
Unter einer Geschlossenstellung des Ventilglieds wird hier eine Funktionsstellung verstanden, in welcher ein Durchflusspfad für Brenngas durch das Gaseinblasventil gesperrt ist. Das
Ventilglied ist vorzugsweise in die Geschlossenstellung vorgespannt und kann gegen diese Vorspannung in die Offenstellung verlagert werden. Unter einer Offenstellung wird entsprechend eine Funktionsstellung des Ventilglieds verstanden, in welcher dieses einen durch den Maximalhub definierten Strömungsquerschnitt für Brenngas durch das Gaseinblasventil freigibt. Das Gaseinblasventil ist insbesondere eingerichtet, um in der Offenstellung Brenngas in die Brennkraftmaschine einzublasen. Unter einem Maximalhub wird dabei ein durch einen Verlagerungsmechanismus für das Ventilglied maximal bewirkbarer Hub verstanden, der beispielsweise durch einen Anschlag für das Ventilglied definiert sein kann. Hiervon zu unterscheiden ist der Umstand, dass das Ventilglied durch den ihm zugeordneten
Verlagerungsmechanismus nicht zwingend maximal weit, also bis zu dem Maximalhub, geöffnet werden muss. Vielmehr ist es auch möglich, die Bestromungs- oder Ansteuerzeiten für das
Gaseinblasventil so zu wählen, dass das Ventilglied nicht den vollen Weg bis zum Maximalhub und damit zu der bestimmten Offenstellung zurücklegt, wobei es beispielsweise in einem ballistischen Bereich bewegt werden kann. Der Maximalhub kennzeichnet dagegen die mit dem Verlagerungsmechanismus bei der momentanen Einstellung des Maximalhubs weitest mögliche Öffnung des Gaseinblasventils. Entsprechend wird unter der bestimmten Offenstellung eine bei dem bestimmten, momentan eingestellten Maximalhub maximal geöffnete Stellung des
Ventilglieds verstanden, wobei insbesondere die Verlagerung des Ventilglieds begrenzt ist. Es ist also in der Offenstellung keine weitere Verlagerung des Ventilglieds durch den
Verlagerungsmechanismus über die Offenstellung hinaus möglich.
Dass der Maximalhub im Betrieb des Gaseinblasventils einstellbar ist, bedeutet insbesondere, dass dieser während des Betriebs einer das Gaseinblasventil aufweisenden Brennkraftmaschine, vorzugsweise auf einer Zeitskala von weniger als 1 Sekunde, insbesondere auf einer Zeitskala, die eine volltransiente Einstellung des Maximalhubs im Betrieb der Brennkraftmaschine erlaubt, variierbar ist. Der Maximalhub ist also keinesfalls lediglich bei der Herstellung, Einstellung oder Wartung des Gaseinblasventils einstellbar, sondern in dessen Betrieb, sodass er als Parameter zur Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschine verwendet werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gaseinblasventil einen ersten Anschlag aufweist, an dem das Ventilglied in der Offenstellung anschlägt. Dabei definiert der erste Anschlag den Maximalhub. Der erste Anschlag ist relativ zu einem - insbesondere motorfest an einer Brennkraftmaschine anordenbaren - Gehäuse des Gaseinblasventils in Hubrichtung des Ventilglieds gesehen verlagerbar, insbesondere um den Maximalhub einzustellen. Dabei ist der erste Anschlag insbesondere zwischen einer Minimalposition, die einem minimalen Maximalhub entspricht, und einer Maximalposition, die einem maximalen Maximalhub entspricht, verlagerbar. Über die Variation oder Einstellung des ersten Anschlags kann somit der Maximalhub eingestellt werden. Das Ventilglied schlägt vorzugsweise in der Offenstellung an dem ersten Anschlag an, sodass dessen Position die weitest mögliche Öffnung des Ventils und damit zugleich die Offenstellung und den Maximalhub definiert. Durch den ersten Anschlag kann gewährleistet werden, dass das Ventilglied stets reproduzierbar öffnet, wobei insbesondere die Offenstellung in jeder Einstellung des Maximalhubs genau definiert und reproduzierbar ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Anschlag an einem
Anschlagglied angeordnet ist, wobei das Anschlagglied zwischen einem relativ zu dem Gehäuse des Gaseinblasventils raumfest angeordneten zweiten Anschlag und einem raumfest zu dem Gehäuse angeordneten dritten Anschlag verlagerbar ist. Der zweite Anschlag definiert dabei eine Minimalposition für den ersten Anschlag und somit zugleich den minimalen Maximalhub. Der dritte Anschlag definiert insbesondere eine Maximalposition für den ersten Anschlag und damit zugleich den maximalen Maximalhub. Dabei kann das Anschlagglied in definierter und reproduzierbarer Weise zwischen dem zweiten Anschlag und dem dritten Anschlag verlagert werden, vorzugsweise in eine Mehrzahl von diskreten oder kontinuierlichen Positionen, sodass entsprechend auch der Maximalhub zwischen dem minimalen Maximalhub und dem maximalen Maximalhub eine Mehrzahl von diskreten oder kontinuierlichen Werten annehmen kann.
Vorzugsweise weist das Gasemblasventil einen vierten Anschlag für das Ventilglied auf, wobei der vierte Anschlag einen Dichtsitz des Ventilglieds definiert, an welchem dieses in der
Geschlossenstellung anschlägt. Insbesondere wird das Ventilglied in der Geschlossenstellung vorzugsweise unter Vorspannung gegen den vierten Anschlag gedrängt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gasemblasventil einen ersten Verlagerungsmechanismus aufweist, der eingerichtet ist zur Verlagerung des Ventilglieds zwischen der Geschlossenstellung und der Offenstellung. Der erste Verlagerungsmechanismus ist vorzugsweise als elektromagnetischer Verlagerungsmechanismus ausgebildet, wobei er insbesondere einen Elektromagnet aufweisen kann, der mit einem magnetischen Anker oder Magnetanker zusammenwirkt. Bevorzugt ist dabei das Ventilglied als Anker ausgebildet oder an dem Anker angeordnet, wobei der Elektromagnet ausgebildet und relativ zu dem Ventilglied derart angeordnet ist, dass er das Ventilglied von der Geschlossenstellung in die Offenstellung verlagern kann, wenn er bestromt wird. Dies ermöglicht eine einfache, genaue und reproduzierbare Ansteuerung des Gaseinblasventils, insbesondere durch Vorgabe von
Bestromungs- oder Ansteuerzeiten. Das Gaseinblasventil weist bevorzugt einen zweiten Verlagerungsmechanismus zur Verlagerung des ersten Anschlags, insbesondere des Anschlagglieds, auf. Der zweite
Verlagerungsmechanismus ist bevorzugt eingerichtet zur Verlagerung des Anschlagglieds zwischen der Minimalposition und der Maximalposition. Mithilfe des zweiten
Verlagerungsmechanismus ist es bevorzugt möglich, den Maximalhub reproduzierbar, genau und/oder automatisiert einzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite
Verlagerungsmechanismus einen ansteuerbaren Drehantrieb, vorzugsweise einen Elektromotor, aufweist, der mit einem Gewinde, insbesondere mit einem Feingewinde, zur Verstellung des ersten Anschlags zusammenwirkt. Auf diese Weise ist die Stellung des ersten Anschlags einfach, genau und reproduzierbar einstellbar.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gaseinblasventil ein gemeinsam mit dem Anschlagglied verlagerbares Verstellelement aufweist, das ein erstes Gewinde aufweist, das mit einem relativ zu dem Gehäuse des Gaseinblasventils raumfest angeordneten zweiten Gewinde kämmt, wobei der Drehantrieb eingerichtet und angeordnet ist, um das Verstellelement drehanzutreiben. Das erste Gewinde ist vorzugsweise ein
Außengewinde. Das zweite Gewinde ist vorzugsweise ein Innengewinde. Vorzugsweise sind sowohl das erste Gewinde als auch das zweite Gewinde jeweils Feingewinde. Indem der
Drehantrieb das Verstellelement drehantreibt, kann dieses mit seinem ersten Gewinde mit dem zweiten Gewinde kämmen und so eine Verlagerung des Anschlagglieds in Hubrichtung des Ventilglieds bewirken. Dies kann insbesondere bei Verwendung eines Feingewindes sehr genau und reproduzierbar geschehen. Der Drehantrieb ist insbesondere mit dem Verstellelement wirkverbunden, um dieses drehanzutreiben. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verstellelement das Anschlagglied oder Teil des Anschlagglieds ist. Insbesondere kann das Anschlagglied als Verstellelement ausgebildet sein und das erste Gewinde aufweisen, oder es kann mit dem
Verstellelement verbunden oder Teil des Verstellelements sein. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Konstruktion des Gaseinblasventils bei zugleich kostengünstiger, genauer und reproduzierbarer Ausgestaltung möglich. Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche ein Gaseinblasventil nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Gaseinblasventil erläutert wurden.
Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise wenigstens einen Brennraum, besonders bevorzugt eine Mehrzahl von Brennräumen auf, wobei dem wenigstens einen Brennraum ein
Gaseinblasventil nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zugeordnet ist. Insbesondere ist es möglich, dass jedem Brennraum einer Mehrzahl von Brennräumen jeweils ein separates, insbesondere unabhängig von den anderen Gaseinblasventilen ansteuerbares Gaseinblasventil zugeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass einer Mehrzahl von
Brennräumen, beispielsweise einer Brennraumgruppe oder Zylinderbank, ein gemeinsames Gaseinblasventil zugeordnet ist.
Das Gaseinblasventil kann eingerichtet und an der Brennkraftmaschine angeordnet sein, um eine Mehrpunkteinblasung, eine Einzelpunkteinblasung oder auch eine Direkteinblasung von Brenngas zu verwirklichen. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Es ist möglich, dass die Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens oder eines Nutzfahrzeugs eingerichtet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer
Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb,
Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer
Brennkraftmaschine mit einem Gaseinblasventil nach einem der zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele geschaffen wird. Dabei wird eine einzublasende Gasmenge
betriebspunktabhängig durch Einstellen des Maximalhubs des Ventilglieds des Gaseinblasventils eingestellt. Zugleich werden vorzugsweise Ansteuerzeiten, das heißt insbesondere
Bestromungszeiten, für das Gaseinblasventil betriebspunktabhängig für eine optimierte
Gemischbildung in wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine gewählt. In
Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Gaseinblasventil erläutert wurden.
Unter einer betriebspunktabhängigen Einstellung wird insbesondere eine Einstellung verstanden, die von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, insbesondere von einem Lastpunkt derselben, vorzugsweise insbesondere von einem momentanen Drehmoment einerseits und einer momentanen Drehzahl andererseits, abhängt. Dadurch, dass der Maximalhub des
Gaseinblasventils einstellbar ist und damit als Parameter zur Einstellung der einzublasenden Brenngasmenge zur Verfügung steht, ist es möglich, die Ansteuerzeiten für das Gaseinblasventil insbesondere ohne Rücksicht auf die einzublasende Brenngasmenge zu wählen und vielmehr in Hinblick auf eine optimierte Gemischbildung in dem wenigstens einen Brennraum zu variieren. Unter Ansteuerzeiten werden dabei insbesondere ein Bestromungsbeginn, ein Bestromungsende und/oder eine Bestromungsdauer für das Gaseinblasventil, insbesondere für den ersten
Verlagerungsmechanismus, verstanden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromaufwärts des
Gaseinblasventils, insbesondere unmittelbar stromaufwärts desselben, in einer Brenngasleitung der Brennkraftmaschine ein - zeitlich, und insbesondere betriebspunktunabhängig - konstanter Brenngasdruck eingestellt wird. Ein konstanter Brenngasdruck ist dabei insbesondere ein Brenngasdruck, der nicht abhängig von einem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine variiert. Hierbei kann eine aufwendige Gasdruckregelung entfallen, vielmehr genügt ein einfacher Festdruckregler zur Konstantregelung des Brenngasdrucks.
Zur Einstellung oder Regelung des Maximalhubs und des sich hieraus ergebenden
Durchflussquerschnitts und/oder statischen Durchflusses des Gaseinblasventils wird bevorzugt die betriebspunktabhängig, das heißt insbesondere in Abhängigkeit von einer momentanen Drehzahl und einer momentanen Last der Brennkraftmaschine berechnete Brenngasmenge, insbesondere Brenngasmasse, herangezogen. Dabei ist es möglich, den Maximalhub und damit die momentane Hubhöhe für das Ventilglied unter Berücksichtigung des Vordrucks in der Brenngasleitung, eines im Ladepfad gemessenen Gegendrucks für das Brenngas, also insbesondere eines Ladedrucks, vorzugsweise gemessen im Saugrohr, und einer - vorzugsweise gemessenen - momentanen Brenngastemperatur zu ermitteln, wobei der Maximalhub vorzugsweise aus einem Ventilkennfeld ausgelesen wird. In dem Ventilkennfeld kann insbesondere ein Durchfluss des Gaseinblasventils in Abhängigkeit von dem Maximalhub und der momentanen Brenngasdichte hinterlegt sein. Aus der betriebspunktabhängig benötigten
Brenngasmenge kann der einzustellende Durchfluss und damit auch die einzustellende Hubhöhe - das heißt der Maximalhub - unter Berücksichtigung der zuvor genannten Parameter berechnet werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen betrieben wird. Dabei ist jedem Brennraum oder jeder Brennraumgruppe einer Mehrzahl von Brennraumgruppen, beispielsweise Zylinderbänken, ein - vorzugsweise separates und insbesondere unabhängig von den anderen Gaseinblasventilen ansteuerbares - Gaseinblasventil zugeordnet. Dabei wird/werden die Ansteuerzeiten und/oder der Maximalhub für jedes Gaseinblasventil separat eingestellt. Auf diese Weise können die genannten Parameter, das heißt insbesondere die Ansteuerzeiten und/oder der Maximalhub zur Gleichstellung der verschiedenen Brennräume der Brennkraftmaschine genutzt werden.
Insbesondere ist es möglich, durch eine Mittelwertbildung der Brenndauer aller Brennräume und entsprechender Korrektur eines jeden Gaseinblasventils auf diesen Mittelwert eine
Brennraumgleichstellung zu erzielen. Somit kann ein besonders ruhiger und ausgeglichener Motorlauf für die Brennkraftmaschine verwirklicht werden.
Das hier vorgeschlagene Brenngasventil, die Brennkraftmaschine und das Verfahren
ermöglichen insbesondere einen verbesserten Motorlauf bei verringerten Emissionen, insbesondere im Leerlauf, unter Volllast und auch bei Lastaufschaltung sowie in anderen Bereichen des Motorkennfeldes der Brennkraftmaschine. Es ergibt sich eine verbesserte
Langlaufstabilität, insbesondere weil Verschleißeffekte durch Einstellen des Maximalhubs herausgeregelt werden können. Eine aufwendige Gasdruckregelung kann entfallen, vielmehr reicht es, einen Festdruckregler zur Regelung des Brenngasvordrucks vorzusehen. Für das wenigstens eine Gasemblasventil der Brennkraftmaschine können optimale Bestromungszeiten in Hinblick auf einen geeigneten Lauf der Brennkraftmaschine eingestellt werden, und dies sowohl im Leerlauf als auch unter Volllast. Die Beschreibung des Gaseinblasventils und der Brennkraftmaschine einerseits sowie des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale des
Gaseinblasventils und der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert werden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Gaseinblasventils und/oder der
Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Gasemblasventil oder der Brennkraftmaschine erläutert werden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels des Gaseinblasventils oder der Brennkraftmaschine bedingt ist. Das Gasemblasventil und/oder die Brennkraftmaschine zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine mit einem Gasemblasventil.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschine 1 mit einem Gasemblasventil 3. Das Gasemblasventil 3 ist eingerichtet zum Einblasen eines Brenngases in die Brennkraftmaschine 1. Es weist ein Ventilglied 5 auf, das verlagerbar ist zwischen einer Geschlossenstellung, in welcher ein Strömungspfad für Brenngas durch das Gasemblasventil 3 geschlossen ist, und einer durch einen Maximalhub des
Ventilglieds 5 bestimmten Offenstellung, in welcher ein Durchströmungspfad für Brenngas durch das Gaseinblasventil 3 freigegeben ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Maximalhub des Ventilglieds 5 im Betrieb des Gaseinblasventils 3 einstellbar ist. Auf diese Weise kann die Einstellung des Maximalhubs des Ventilglieds 5 als Parameter zur Mengensteuerung einer in die Brennkraftmaschine 1 einzublasenden Brenngasmenge verwendet werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Wahl von Bestromungs- oder Ansteuerzeiten für das Gaseinblasventil 3 unabhängig von der einzublasenden Brenngasmenge, sodass diese vielmehr insbesondere optimiert auf eine Gemischbildung in einen Brennraum 7 der Brennkraftmaschine 1 gewählt werden können. Außerdem kann auf eine komplizierte Regelung eines Vordrucks für das Brenngas verzichtet werden, vielmehr ist es möglich, stromaufwärts des Gaseinblasventils 3 einen konstanten, insbesondere betriebspunktunabhängigen Brenngasdruck einzustellen, da dieser nicht mehr als Parameter für die Mengensteuerung benötigt wird. Weiterhin können Alterungseffekte eines Ladepfads 9 der Brennkraftmaschine 1 und/oder des Gaseinblasventils 3 durch Variation des Maximalhubs ausgeregelt werden. Das Gaseinblasventil 3 weist einen ersten Anschlag 11 auf, an dem das Ventilglied 5 in der
Offenstellung anschlägt. Der erste Anschlag 11 definiert dabei den Maximalhub, wobei er relativ zu einem insbesondere motorfest an der Brennkraftmaschine 1 anordenbaren Gehäuse 13 des Gaseinblasventils 3 in Hubrichtung des Ventilglieds 5 gesehen verlagerbar ist. Insbesondere ist der erste Anschlag 11 zwischen einer in der Figur dargestellten Minimalposition, welche einen minimalen Maximalhub definiert, und einer Maximalposition, welche einen maximalen
Maximalhub für das Ventilglied 5 definiert, verlagerbar.
Der erste Anschlag 11 ist an einem Anschlagglied 15 angeordnet, das zwischen einem relativ zu dem Gehäuse 13 raumfest angeordneten zweiten Anschlag 17 und einem relativ zu dem Gehäuse 13 raumfest angeordneten dritten Anschlag 19 verlagerbar ist. Dabei sind der zweite Anschlag 17 und der dritte Anschlag 19 vorzugsweise an dem Gehäuse 13 angeordnet. Der zweite
Anschlag 17 definiert die Minimalposition für den ersten Anschlag 11, wobei der dritte Anschlag 19 die Maximalposition für den ersten Anschlag 11 definiert. Das Gaseinblasventil 3 weist außerdem einen vierten Anschlag 21 auf, der bevorzugt als Dichtsitz für das Ventilglied 5 ausgebildet ist.
Das Gaseinblasventil 3 weist hier einen ersten Verlagerungsmechanismus 23 zur Verlagerung des Ventilglieds 5 zwischen der Geschlossenstellung und der Offenstellung, und einen zweiten Verlagerungsmechanismus 25 zur Verlagerung des ersten Anschlags 11 , insbesondere des Anschlagglieds 15, zwischen der Minimalposition und der Maximalposition auf. Der erste Verlagerungsmechanismus 23 ist vorzugsweise elektromagnetisch ausgebildet, wobei er insbesondere einen Elektromagnet 27 aufweist, wobei der Elektromagnet 27 vorzugsweise an dem Anschlagglied 15 angeordnet oder als Anschlagglied 15 ausgebildet und insbesondere mit dem Anschlagglied 15 verlagerbar ist, sowie einen Anker 29, der an dem Ventilglied 5 angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass das Ventilglied 5 als Anker 29 ausgebildet ist. Der Anker ist insbesondere ein Magnetanker, welcher durch den Elektromagnet 27 verlagerbar ist. Wird der Elektromagnet 27 bestromt, wird der Anker 29 und damit des Ventilglied 5 ausgehend von der in der Figur dargestellten Funktionsstellung in Richtung auf den Elektromagnet 27 hin angehoben, vorzugsweise bis das Ventilglied 5 an dem ersten Anschlag 11 anschlägt. Somit definiert der erste Anschlag 11 einen mit dem ersten Verlagerungsmechanismus 23 bei einer momentanen Position des ersten Anschlags 11 erreichbare, maximale Hubposition des
Ventilglieds 5 und damit den Maximalhub sowie die Offenstellung.
Der zweite Verlagerungsmechanismus 25 weist vorzugsweise einen ansteuerbaren Drehantrieb 31 auf, der vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet ist, wobei der Drehantrieb 31 mit einem Gewinde 33, das insbesondere als Feingewinde ausgebildet ist, zusammenwirkt, um den ersten Anschlag 11 zu verstellen.
Dabei weist das Gaseinblasventil 3 insbesondere ein gemeinsam mit dem Anschlagglied 15 verlagerbares Verstellelement 35 auf, welches ein erstes Gewinde 33.1, hier nämlich ein
Außengewinde, aufweist, das mit einem relativ zu dem Gehäuse 13 raumfest angeordneten, zweiten Gewinde 33.2, das hier insbesondere als Innengewinde ausgebildet ist, kämmt, wobei der Drehantrieb 31 eingerichtet und angeordnet ist, um das Verstellelement 35 drehanzutreiben. Dabei ist hier das Anschlagglied 15 als Verstellelement 35 ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass das Verstellelement 35 an dem Anschlagglied 15 angeordnet oder Teil des Anschlagglieds 15 ist. Wird das Verstellelement 35 durch den Drehantrieb 31 verdreht, wirkt sein erstes Gewinde 33.1 mit dem zweiten Gewinde 33.2 zusammen, sodass das Anschlagglied 15 zusammen mit dem ersten Anschlag 11 in Hubrichtung des Ventilglieds 5 verlagert wird. Dabei kann hier die Einheit aus dem Drehantrieb 31 und dem Anschlagglied 15 zwischen dem zweiten Anschlag 17 und dem dritten Anschlag 19 verlagert werden, wodurch der erste Anschlag 11 zwischen der Minimalposition und der Maximalposition verlagert wird. Auf diese Weise ist durch Ansteuerung des Drehantriebs 31 der Maximalhub des Gaseinblasventils 3 einstellbar. Dies kann insbesondere während des Betriebs des Gaseinblasventils 3 und damit auch der
Brennkraftmaschine 1 erfolgen, wobei eine Verstellung des Maximalhubs vorzugsweise auf einer Zeitskala von weniger als 1 Sekunde möglich ist. Somit kann ein voUtransienter Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit Variation des Maximalhubs gewährleistet werden.
Im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 mit dem Gaseinblasventil 3 wird eine einzublasende Gasmenge des Brenngases betriebspunktabhängig, das heißt abhängig von einem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1, durch Einstellen des
Maximalhubs des Ventilglieds 5 eingestellt. Zugleich werden bevorzugt Ansteuerzeiten oder Bestromungszeiten für das Gaseinblasventil 3 betriebspunktabhängig, das heißt abhängig von einem momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 , mit Blick auf eine optimierte Gemischbildung in dem wenigstens einen Brennraum 7 der Brennkraftmaschine 1 gewählt. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass stromaufwärts des Gaseinblasventils 3 in einer
Brenngaszuleitung 37 der Brennkraftmaschine 1 ein konstanter Brenngasdruck eingestellt wird, der demnach insbesondere nicht in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der
Brennkraftmaschine 1 variiert wird. Vorzugsweise wird eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Mehrzahl von Brennräumen 7 betrieben, wobei jedem Brennraum 7 oder jeder Brennraumgruppe von Brennräumen 7 ein insbesondere separates Gaseinblasventil 3 zugeordnet ist. Dabei werden die Ansteuerzeiten oder Bestromungszeiten für die Gaseinblasventile 3 und/oder der Maximalhub des Ventilglieds 5 für jedes Gaseinblasventil 3 der Brennkraftmaschine 1 separat eingestellt. Auf diese Weise kann insbesondere eine Brennraumgleichstellung für die Brennkraftmaschine 1 durchgeführt werden.
Das Gaseinblasventil 3 ist bevorzugt eingerichtet zur Mehrpunkteindüsung oder
Einzelpunkteindüsung in den Ladepfad 9 der Brennkraftmaschine 1. Es ist aber auch möglich, dass das Gaseinblasventil 3 eingerichtet ist zur Direkteindüsung von Brenngas in den Brennraum 7.
Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Gaseinblasventil 3, der
Brennkraftmaschine 1 und dem Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1
verbesserter Motorlauf mit verringerten Emissionen, insbesondere bei verbessertem Leerlaufbetrieb, uneingeschränktem Volllastbetrieb und verbesserter Lastaufschaltung verwirklicht wird. Dabei wird auch eine verbesserte Langlaufstabilität sowohl des
Gaseinblasventils 3 als auch der Brennkraftmaschine 1 erreicht, wobei ein Verschleiß des Ladepfads 9 und/oder des Gaseinblasventils 3 durch geeignete Einstellung des Maximalhubs herausgeregelt werden kann. Aufgrund des Maximalhubs als zusätzlichem Parameter für die
Mengensteuerung der einzublasenden Brenngasmenge kann eine optimale Bestromungsdauer für das Gaseinblasventil 3 im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine 1 eingestellt werden, wobei sich die Bestromungszeiten betriebspunktabhängig unterscheiden können. Dabei können insbesondere optimale Bestromungszeiten jeweils für einen Leerlaufbetrieb und für einen Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 gewählt werden.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Gaseinblasventil (3) zum Einblasen eines Brenngases in eine Brennkraftmaschine (1), mit - einem Ventilglied (5), das zwischen einer Geschlossenstellung und einer durch einen
Maximalhub des Ventilglieds (5) bestimmten Offenstellung verlagerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalhub des Ventilglieds (5) im Betrieb des
Gaseinblasventils (3) einstellbar ist.
2. Gaseinblasventil (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinblasventil (3) einen ersten Anschlag (11) aufweist, an dem das Ventilglied (5) in der Offenstellung anschlägt, wobei der erste Anschlag (11) den Maximalhub definiert, und wobei der erste Anschlag (11) relativ zu einem Gehäuse (13) des Gaseinblasventils (3) in Hubrichtung des Ventilglieds (5) gesehen verlagerbar ist.
3. Gaseinblasventil (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (11) an einem Anschlagglied (15) angeordnet ist, wobei das
Anschlagglied (15) zwischen einem relativ zu dem Gehäuse (13) des Gaseinblasventils (3) raumfest angeordneten zweiten Anschlag (17) und einem relativ zu dem Gehäuse (13) raumfest angeordneten dritten Anschlag (19) verlagerbar ist, wobei der zweite Anschlag (17) eine
Minimalposition für den ersten Anschlag (11) und der dritte Anschlag (19) eine Maximalposition für den ersten Anschlag (11) definiert.
4. Gaseinblasventil (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinblasventil (3) einen ersten Verlagerungsmechanismus (23) zur Verlagerung des
Ventilglieds (5) zwischen der Geschlossenstellung und der Offenstellung und einen zweiten Verlagerungsmechanismus (25) zur Verlagerung des ersten Anschlags (11) aufweist.
5. Gaseinblasventil (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verlagerungsmechanismus (25) einen ansteuerbaren Drehantrieb (31) aufweist, der mit einem Gewinde (33) zur Verstellung des ersten Anschlags (11) zusammenwirkt.
6. Gaseinblasventil (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinblasventil (3) ein gemeinsam mit dem Anschlagglied (15) verlagerbares
Verstellelement (35) aufweist, das ein erstes Gewinde (33.1) aufweist, das mit einem relativ zu dem Gehäuse (13) des Gaseinblasventils (3) raumfest angeordneten zweiten Gewinde (33.2) kämmt, wobei der Drehantrieb (31) eingerichtet und angeordnet ist, um das Verstellelement (35) drehanzutreiben.
7. Brennkraftmaschine (1), mit einem Gaseinblasventil (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Gaseinblasventil (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
- eine einzublasende Brenngasmenge betriebspunktabhängig durch Einstellen des
Maximalhubs des Ventilglieds (5) des Gaseinblasventils (3) eingestellt wird, und wobei vorzugsweise
- Ansteuerzeiten für das Gaseinblasventil (3) betriebspunktabhängig für eine optimierte Gemischbildung in wenigstens einem Brennraum (7) der Brennkraftmaschine (1) gewählt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des
Gaseinblasventils (3) in einer Brenngaszuleitung (37) der Brennkraftmaschine (1) ein konstanter Brenngasdruck eingestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (7) betrieben wird, wobei jedem Brennraum (7) oder jeder Brennraumgruppe einer Mehrzahl von Brennraumgruppen der Brennkraftmaschine (1) ein Gaseinblasventil (3) zugeordnet ist, wobei
- die Ansteuerzeiten, und/oder
- der Maximalhub
für jedes Gaseinblasventil (3) separat eingestellt wird/werden.
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