EP4448943A1 - Verfahren zum betreiben einer gasbetriebenen brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer gasbetriebenen brennkraftmaschine

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EP4448943A1
EP4448943A1 EP22826320.8A EP22826320A EP4448943A1 EP 4448943 A1 EP4448943 A1 EP 4448943A1 EP 22826320 A EP22826320 A EP 22826320A EP 4448943 A1 EP4448943 A1 EP 4448943A1
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EP
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fuel
internal combustion
during
combustion engine
cylinder
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EP22826320.8A
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Admir ZUKANCIC
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AVL List GmbH
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Publication date
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    • F02D2400/04—Two-stroke combustion engines with electronic control

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a gas-powered internal combustion engine, with an oxygen-containing gas, preferably air, being introduced into at least one cylinder for combustion during a switched-on operating state of the internal combustion engine during an inflow phase, and with fuel being routed to at least one injector, from the injector in injected into the cylinder in the course of a primary injection and ignited there in the course of a primary ignition.
  • an oxygen-containing gas preferably air
  • EP 3 486 458 A1 and JP 2004076698 A discuss methods which consume fuel remaining in the injector during a switch-off process in the course of the primary injections during the inflow phase and the primary ignition, and thus the internal combustion engine a few more revolutions keep driving. Due to the decreasing amount of fuel in the injector and the resulting drop in pressure in the injector, the quantity injected into the cylinder becomes increasingly smaller. This can cause the primary ignitions to fail because the small amount of fuel injected is diluted too much by the incoming air in the inflow phase. This means that unburned fuel can get into the environment.
  • the object of the invention is therefore to provide a method that is as safe and environmentally friendly as possible and requires a simple structure.
  • This object is achieved according to the invention in that the supply of fuel to the injector is terminated during a shutdown process of the internal combustion engine, and that fuel remaining in the area of the injector is injected into at least one cylinder of the internal combustion engine after the primary ignition and before the start of the subsequent inflow phase in the course of a secondary injection is injected and ignited in the course of a secondary ignition.
  • the remaining fuel can be broken down and the injector or injectors can be relieved without it getting into the environment or having to be stored separately. No major technical adjustments or more complex constructions are required to carry out this process and it is still ensured that no unburned fuel is released into the outside world and poses an environmental risk or even ignites uncontrolled.
  • This further ignition ie secondary ignition, outside of the normal ignition cycle of the switched-on operation means that the fuel is burned without significantly disturbing the slowing-down movements of the internal combustion engine.
  • This secondary ignition preferably exerts only an insignificant force or no force on the piston, and there is preferably no downward movement (or inhibition of the upward movement) of the piston induced by the secondary ignition, as is the case with primary ignition.
  • the internal combustion engine is not loaded by this additional ignition.
  • the supply of fuel to the injector is preferably terminated during the switch-off process and only then is the fuel remaining in the area of the injector, in particular in a distribution device, injected and ignited.
  • the injector or injectors are supplied with fuel via a pressure-reducing device, a so-called pressure regulator.
  • a line system for supplying the injector or injectors is preferably provided, the line system having the at least one pressure-reducing device.
  • This pressure-reducing device serves the pressure of the fuel from the fuel source, such as a Lowering the fuel tank and making it available to the injectors at a lower pressure.
  • the fuel remaining between the at least one pressure regulator and the injector is preferably injected and ignited according to the invention during the switch-off process.
  • the line system can also have distribution devices for distributing the fuel between the injectors.
  • the inflow phase is a phase in which an intake port is flow-connected to the combustion chamber, ie the cylinder interior, and air or another oxygen-containing gas flows into the combustion chamber.
  • the gas can be precompressed and/or mixed with additives, for example fuel, nitrogen or other gases, liquids or solids.
  • This flow connection can take place, for example, by opening at least one valve and/or by moving the piston and thus releasing at least one channel opening.
  • the inflow phase begins with the beginning of the valve opening and ends with the end of the valve closing. The same applies to the movement-related exposure of the channel openings.
  • the primary ignition When switched on, the primary ignition is used to exert force on the piston in order to drive it in the direction of bottom dead center. As a rule, the primary ignition takes place at or at least in the immediate vicinity of the top dead center.
  • Internal combustion engines for the method mentioned are mostly used to operate a vehicle, in particular to drive it.
  • the motor In the switched-on operating state, the motor is operated regularly in order to provide torque, for example for a vehicle, in particular for its locomotion. This is therefore the normal operation of the internal combustion engine, in which fuel is continuously burned and the piston or pistons are thus moved cyclically from top dead center to bottom dead center and vice versa.
  • a switch-off process is carried out in which the switched-on operating state is exited and the internal combustion engine stops providing relevant torque for locomotion.
  • the exact course of the switch-off process is defined by the program of an engine controller, which initiates the switch-off process, for example, when a corresponding user request is received.
  • the regular injection and combustion in the course of the primary ignition of the fuel to generate torque is ended, since this is no longer required.
  • the pistons can make a few more revolutions or fractional revolutions before they come to a standstill.
  • the pistons therefore still move at least partially through the individual phases such as the inflow phase or the exhaust phase, even if perhaps not all actively controlled activities such as primary injection or primary ignition no longer take place.
  • the flow connections with the inlet and outlet ducts usually take place during the inflow and outlet phase but due to the mechanical control of the valves or the uncovering of flow openings during the switch-off process.
  • exhaust gas is discharged from the cylinder during an ejection phase, and that the remaining fuel is injected and ignited at or after the beginning of the ejection phase and preferably in the ejection phase and particularly preferably in the first half of the ejection phase .
  • This allows the burned gas to escape from the combustion chamber immediately after the secondary ignition and prevents the pressure in the combustion chamber from increasing during the secondary ignition, which would unintentionally affect the movement of the piston.
  • the remaining fuel is injected and preferably also ignited no later than 10° crank angle before the end of the ejection phase, preferably no later than 20° crank angle before the end of the ejection phase.
  • the exhaust phase is a phase in which at least one outlet port is flow-connected to the combustion chamber, ie the cylinder interior, and exhaust gas can flow out of the combustion chamber.
  • This flow connection can take place, for example, by opening at least one valve and/or by moving the piston and thus releasing at least one channel opening.
  • the ejection phase begins with the beginning of the valve opening.
  • the ejection phase and the inflow phase can overlap or even the inflow phase can fall into the ejection phase. This is possible in particular in 2-stroke operation, but also in 4-stroke operation.
  • the first half means the first half in time.
  • First half injection ensures that there is enough room in the cylinder to achieve ignition without significantly affecting the movement of the piston.
  • the remaining fuel is ignited a maximum of 20° crank angle after the start of the injection of the remaining fuel, preferably a maximum of 10° crank angle after the start of the injection of the remaining fuel. This ensures that the remaining fuel can be distributed in the combustion chamber and mixed with the oxygen there before it is ignited, without losing too much time. This leads to the most complete combustion possible without impairing the movement of the piston.
  • the remaining fuel is preferably ignited at least 5° crank angle after the start of the injection.
  • a pressure regulator directs fuel from a fuel tank at a set pressure via a distributor to a plurality of injectors and that during the shutdown process the pressure regulator terminates fuel supply to the distributor, preferably before the remaining fuel is injected and ignited. This allows the fuel pressure to be set correctly during injection.
  • the pressure regulator adjusts a pressure that leads to the desired injection pressure in the cylinder. During the shutdown process, this is reduced again by the secondary injection and ignition.
  • the pressure of the fuel is reduced by the pressure regulator during the switched-on operating state.
  • the pressure regulator reduces the pressure of the fuel during operation, so that the pressure in the fuel tank is higher than the pressure in the distribution device.
  • the pressure regulator can be constructed simply and the fuel can be stored at high pressure. This enables an efficient and space-saving solution in which the pressure on the injector is still optimally adjusted.
  • the gas is preferably ignited in a working stroke during the primary ignition.
  • the power cycle is the cycle at which the regular ignition takes place, which drives the cylinder towards bottom dead center.
  • the working cycle begins at a crank angle of 0°, i.e. at top dead center, and ends at 180°, i.e. at bottom dead center.
  • the exhaust stroke is the stroke that usually immediately follows the power stroke and during which the burned gas in the combustion chamber is discharged.
  • the exhaust stroke preferably begins at a crank angle of 180°, ie at bottom dead center, and ends at 360°, ie at top dead center.
  • at least one exhaust valve is open during the power stroke, which establishes a flow connection between the combustion chamber and an exhaust port through which the gas can escape.
  • the remaining fuel is injected and ignited during the shutdown process at or after a crank angle of 30° before the start of the exhaust stroke, preferably at or after a crank angle of 20° before the start of the exhaust stroke.
  • a crank angle of 30° before the start of the exhaust stroke preferably at or after a crank angle of 20° before the start of the exhaust stroke.
  • the last ignition during operation of the internal combustion engine of the cylinder in which the remaining fuel is injected and ignited during the shutdown process preferably takes place in a hyper-stoichiometric ignition mixture, i.e. with an ignition mixture in which more air is present than would be necessary to completely use the fuel to burn, i.e. a lean ignition mixture.
  • At least one cylinder is selected for injecting and igniting the remaining fuel, which is located at the start of the shutdown process in the possible described areas for injecting and igniting the remaining fuel and/or is directly in front of these areas . This allows the pressure to be released as soon as possible after the shutdown signal.
  • At least one cylinder is selected for the injection and ignition of the remaining fuel, which is located directly after the end of the line of fuel to the injector in the possible described areas for the injection and ignition of the remaining fuel and/or immediately before these areas stands.
  • 1 shows a schematic structure of a fuel line of an internal combustion engine for the implementation of a method according to the invention in a first embodiment
  • 2a shows a schematic representation of the piston position in a cylinder of an internal combustion engine during implementation of a method according to the invention in a second embodiment as a function of the crank angle in four-stroke operation
  • FIG. 2b shows a schematic representation of the piston position in a cylinder of an internal combustion engine during implementation of a method according to the invention in a third embodiment as a function of the crank angle in two-stroke operation.
  • a fuel supply system for an internal combustion engine with six cylinders is shown schematically.
  • the fuel is stored in a gas tank 16 under high pressure.
  • a line 11 connects the gas tank 16 to a pressure regulator 12, which directs fuel into a distribution device 13 connected to it during the switched-on operation of the internal combustion engine, the pressure regulator 12 throttling the pressure of the forwarded fuel.
  • the pressure regulator 12 can be designed, for example, as an adjustable valve.
  • the distribution device 13 is connected to six injectors 14, each associated with a cylinder. Provision can also be made for at least two injectors 14 to be assigned to at least one cylinder.
  • the pressure regulator 12 can be used to set the pressure at which the fuel is present at the injectors 14 and thus the pressure at which the fuel penetrates into the cylinder during injection.
  • FIG. 2a shows the piston position y in a cylinder of the internal combustion engine between top and bottom dead center as a function of the crank angle x of the crankshaft.
  • the piston is at top dead center at a crank angle of 0°.
  • the primary ignition 1 takes place, which ignites the previously introduced and compressed air-fuel mixture and thus drives the piston downwards.
  • This working stroke 2, which extends from 0° to 180° crank angle, is followed by an exhaust stroke 3, during which an exhaust valve of the cylinder is open and the burned gas can flow out. Meanwhile, the piston moves again in the direction of top dead center 4 at 360°, at which no primary ignition takes place.
  • the first revolution of the crankshaft and exhaust stroke 3 ends there and the exhaust valve closes, which ends exhaust stroke 3 .
  • an inlet valve opens, so that preferably compressed air can flow into the cylinder, while the piston moves again in the direction of bottom dead center 5 in the course of the second revolution.
  • the intake valve closes again and the intake stroke 6, which extends from the beginning of the opening to Extends the end of the closing of the intake valve is over.
  • fuel is injected by the injector 14, even when the system is switched on.
  • the intake stroke 6 is followed by a compression stroke 7, which extends from bottom dead center to top dead center, where the next primary ignition and thus the next working stroke starts.
  • the primary ignitions and the fuel injections are terminated, so that the pistons are no longer pushed down in the power stroke. Shortly after the end, due to the momentum, the pistons still move a few times and the valves open and close accordingly. In addition, the pressure regulator 12 is also closed during the shutdown process.
  • the cylinder or cylinders that are currently in the power stroke and/or that are currently in window 8 are selected and the fuel remaining between pressure regulator 12 and the injector or injectors 14 is within window 8 injected.
  • the pressure in the distributor device 13 is reduced by this secondary injection or secondary injections.
  • the window 8 for the injection of the remaining fuel begins 30° before the start of the exhaust stroke, ie at a crank angle of 150°, during the last work stroke of the cylinder. It ends with the closing of the exhaust valve and thus with the end of the exhaust stroke 3.
  • This remaining fuel is preferably ignited 20° or particularly preferably 10° after its injection so that the fuel can be distributed in the cylinder chamber. In this sense, it is advantageous if the injection takes place no later than 20° crank angle and preferably 10° crank angle before the end of the exhaust stroke 3 .
  • FIG. 2b shows the piston position between top and bottom dead center as a function of the crank angle of the piston in a cylinder of the internal combustion engine in a further embodiment which is similar to that of FIG. 2a. For this reason, only the most important differences are discussed here and features with the same effect are provided with the same reference numbers.
  • the internal combustion engine described in FIG. 2b is operated in two-stroke operation with cross-flow scavenging.
  • the primary ignition 1 takes place at top dead center, ie at 0° crank angle.
  • the piston uncovers an orifice or orifices, establishing flow communication between an exhaust port in the cylinder and its combustion chamber. This is shown with point 9a. From this Time begins an ejection phase 8, during which the burned gas can escape from the combustion chamber.
  • the piston first ends the flow connection to the intake port (point 10b) and thus first ends the inflow phase 10 and then the exhaust port is closed (point 9b) and the exhaust phase 9 ends.
  • the next primary ignition 1′ takes place in switched-on operation.
  • the switch-off process is initiated as described under FIG. 2a.
  • the pressure regulator 12 is closed, the fuel remaining between the pressure regulator 12 and the injector or the injectors 14 is injected into the cylinder or into those cylinders that are currently located between a primary ignition 1 and window 8 and/or in the window 8 .
  • the pressure in the distributor device 13 is reduced by this secondary injection or secondary injections.
  • window 8 begins 15° crank angle before the start (point 9a) of the exhaust phase 9 and ends with the start (point 10a) of the inflow phase 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine, wobei während eines eingeschalteten Betriebszustands der Brennkraftmaschine während einer Einströmphase (9) ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, in zumindest einen Zylinder für die Verbrennung eingebracht wird und wobei Kraftstoff zu zumindest einem Injektor (14) geleitet wird, vom Injektor (14) in den Zylinder im Zuge einer Primäreinspritzung eingespritzt und dort im Zuge einer Primärzündung (1, 1') gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine die Zuführung des Kraftstoffs zum Injektor (14) beendet wird, und dass im Bereich des Injektors (14) verbleibender Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine nach der Primärzündung (1, 1') und vor dem Beginn der darauffolgenden Einströmphase (9) im Zuge einer Sekundäreinspritzung eingespritzt und im Zuge einer Sekundärzündung gezündet wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine, wobei während eines eingeschalteten Betriebszustands der Brennkraftmaschine während einer Einströmphase ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, in zumindest einen Zylinder für die Verbrennung eingebracht wird und wobei Kraftstoff zu zumindest einem Injektor geleitet wird, vom Injektor in den Zylinder im Zuge einer Primäreinspritzung eingespritzt und dort im Zuge einer Primärzündung gezündet wird.
Es ist bekannt, dass bei gasbetriebenen Brennkraftmaschinen, also Verbrennungskraftmaschinen, die mit einem Kraftstoff betrieben werden, der unter normalen Atmosphärenbedingungen gasförmig ist, beispielsweise Wasserstoff, Erdgas und dergleichen, nach dem Abschalten ein Restanteil an Kraftstoff in den Injektoren und/oder den die Injektoren versorgenden Leitungen verbleibt. Nach dem Ende des eingeschalteten Betriebszustands gibt es also verbleibenden Kraftstoff, der mit hohem Druck in den Injektoren und/oder über die Versorgungsleitungen der Injektoren an diesen anliegt. Um den dadurch resultierenden Druck während des ausgeschalteten Zustands in diesen Teilen zu reduzieren, wird nach der letzten regulären Verbrennung im Zuge einer Primärzündung das verbleibende Gas entweder in die Umgebung abgegeben oder in entsprechende Auffangbehältnisse übergeführt. Dies führt entweder zu dem Problem, dass die Umwelt durch den Kraftstoff belastet wird und das entzündbare Gas ein Sicherheitsrisiko darstellt, oder zu einer aufwändigen Konstruktion durch zusätzliche Bauteile.
In der DE 10 2015 210 756 Al, der EP 3 486 458 Al und der JP 2004076698 A werden Verfahren diskutiert, die während eines Abschaltvorgangs im Zuge der Primäreinspritzungen während der Einströmphase und der Primärzündungen verbleibenden Kraftstoff im Injektor verbrauchen und damit die Brennkraftmaschine noch einige Umdrehungen weiter antreiben. Durch die sinkende Kraftstoff menge im Injektor und den damit sinkenden Druck im Injektor wird dabei die Einspritzmenge in den Zylinder zunehmend geringer. Dies kann dazu führen, dass die Primärzündungen fehlschlagen, da die geringe eingespritzte Kraftstoffmenge durch die einströmende Luft in der Einströmphase zu stark verdünnt wird. So kann unverbrannter Kraftstoff in die Umgebung gelangen.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren bereitzustellen, das möglichst sicher und umweltschonend ist, sowie das einen einfachen Aufbau bedingt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während eines Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine die Zuführung des Kraftstoffs zum Injektor beendet wird, und dass im Bereich des Injektors verbleibender Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine nach der Primärzündung und vor dem Beginn der darauffolgenden Einströmphase im Zuge einer Sekundäreinspritzung eingespritzt und im Zuge einer Sekundärzündung gezündet wird.
Dadurch kann der verbleibende Kraftstoff abgebaut und der Injektor oder die Injektoren entlastet werden, ohne dass er an die Umgebung gelangt oder extra gespeichert werden muss. Es sind keine größeren technischen Anpassungen oder komplexeren Konstruktionen erforderlich, um dieses Verfahren durchzuführen und trotzdem wird sichergestellt, dass kein unverbrannter Kraftstoff in die Außenwelt gelangt und dort ein Umweltrisiko darstellt oder gar unkontrolliert zündet.
Dabei ist nicht wesentlich, dass der gesamte verbleibende Kraftstoff eingespritzt und gezündet wird, sondern dass der Druck dieses verbleibenden Kraftstoffs in den betreffenden Teilen, insbesondere bis auf Umgebungsdruck, gesenkt wird. Hierdurch wird bei abgestellter Brennkraftmaschine eine Gefahr durch entweichenden Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff, verhindert.
Dabei wird durch diese weitere Zündung, also Sekundärzündung, außerhalb des normalen Zündzyklus des eingeschalteten Betriebs erreicht, dass der Kraftstoff verbrannt wird, ohne die auslaufenden Bewegungen der Brennkraftmaschine wesentlich zu stören. Durch diese Sekundärzündung wird vorzugsweise eine nur unwesentliche oder keine Kraft auf den Kolben ausgeübt, es erfolgt als vorzugsweise keine durch die Sekundärzündung induzierte Abwärtsbewegung (oder Hemmung der Aufwärtsbewegung) des Kolbens wie es etwa bei der Primärzündung der Fall ist. Somit wird die Brennkraftmaschine durch diese weitere Zündung nicht belastet.
Vorzugsweise wird während des Abschaltvorgangs die Zuführung des Kraftstoffs zum Injektor beendet und erst dann der im Bereich des Injektors, insbesondere in einer Verteilungsvorrichtung, verbleibende Kraftstoff eingespritzt und gezündet.
Dabei ist jener verbleibende Kraftstoff gemeint, der sich bei Beendigung der Zuführung des Kraftstoffs zu den Injektoren noch in den Zuleitungen zu den Injektoren und in dem Injektor selbst befindet. In der Regel wird der Injektor oder die Injektoren über eine drucksenkende Einrichtung, einen sogenannten Druckregler, mit Kraftstoff versorgt. Dabei ist vorzugsweise ein Leitungssystem zur Versorgung des Injektors oder der Injektoren vorgesehen, wobei das Leitungssystem die zumindest eine drucksenkende Einrichtung aufweist. Diese drucksenkende Einrichtung dient dazu, den Druck des Kraftstoffes aus der Kraftstoffquelle, wie einem Kraftstofftank, zu senken und ihn den Injektoren in einem niedrigeren Druck bereitzustellen. Dabei wird vorzugsweise der zwischen dem zumindest einen Druckregler und dem Injektor verbleibende Kraftstoff während des Abschaltvorgangs erfindungsgemäß eingespritzt und gezündet.
Des Weiteren kann das Leitungssystem auch Verteilungsvorrichtungen zur Verteilung des Kraftstoffes zwischen den Injektoren aufweisen.
Die Einströmphase ist eine Phase, bei der ein Einlasskanal mit dem Brennraum, also dem Zylinderinnenraum, strömungsverbunden ist und Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas in den Brennraum einströmt. Dabei kann das Gas vorverdichtet sein und/oder mit Zusätzen versetzt sein, beispielsweise Kraftstoff, Stickstoff oder anderen Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen. Diese Strömungsverbindung kann beispielsweise durch die Öffnung zumindest eines Ventils und/oder durch die Bewegung des Kolbens und damit Freigabe zumindest einer Kanalöffnung erfolgen. Im Falle einer Ventilöffnung beginnt die Einströmphase also mit dem Beginn der Ventilöffnung und endet mit dem Ende der Ventilschließung. Entsprechendes gilt auch bei der bewegungsbedingten Freilegung der Kanalöffnungen.
Die Primärzündung dient im eingeschalteten Betrieb der Kraftausübung auf den Kolben, um ihn in Richtung des unteren Totpunktes zu treiben. In der Regel findet die Primärzündung am oder zumindest in unmittelbarer Nähe des oberen Totpunktes statt.
Brennkraftmaschinen für das erwähnte Verfahren dienen meist zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere zu dessen Antrieb.
Im eingeschalteten Betriebszustand wird der Motor regulär betrieben, um ein Drehmoment, beispielsweise für ein Fahrzeug, insbesondere für dessen Fortbewegung, bereitzustellen. Es handelt sich also um den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff laufend verbrannt wird und so der oder die Kolben zyklisch vom oberen zum unteren Totpunkt und vice versa bewegt werden.
Wenn die Brennkraftmaschine aus dem eingeschalteten Betriebszustand in einen Ruhezustand, also einen abgeschalteten Zustand übergeführt werden soll, also beispielsweise bei Abstellen des Fahrzeugs, wird ein Abschaltvorgang durchgeführt, bei der der eingeschaltete Betriebszustand verlassen wird und die Brennkraftmaschine aufhört, relevantes Drehmoment zur Fortbewegung bereitzustellen. In der Regel wird der genaue Ablauf des Abschaltvorgangs durch das Programm einer Motorsteuerung definiert, das den Abschaltvorgang zum Beispiel bei Empfangen eines entsprechenden Benutzerwunsches einleitet. Während dieses Vor- gangs wird die reguläre Einspritzung und Verbrennung im Zuge der Primärzündungen des Kraftstoffes zur Erzeugung eines Drehmoments beendet, da dies eben nicht mehr benötigt wird. Die Kolben können noch ein paar Umdrehungen oder Teilumdrehungen durchführen, bis sie zum Stillstand kommen. Die Kolben bewegen sich also noch zumindest teilweise durch die einzelnen Phasen wie die Einströmphase oder die Auslassphase, auch wenn vielleicht nicht mehr alle aktiv gesteuerten Tätigkeiten wie die Primäreinspritzung oder die Primärzündung nicht mehr stattfinden. Die Strömungsverbindungen mit den Einlass- und Auslasskanälen findet in der Regel aber bei Durchwandern der Einström- und Auslassphase aber aufgrund der mechanischen Steuerung der Ventile bzw. Freilegung von Strömungsöffnungen während des Abschaltvorgangs statt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in einem eingeschalteten Betriebszustand der Brennkraftmaschine während einer Ausstoßphase Abgas aus dem Zylinder abgeleitet wird, und dass der verbleibende Kraftstoff bei oder nach Beginn der Ausstoßphase und vorzugsweise in der Ausstoßphase und besonders vorzugsweise in der ersten Hälfte der Ausstoßphase eingespritzt und gezündet wird. Dies ermöglicht, dass das verbrannte Gas direkt nach der Sekundärzündung aus dem Brennraum entweichen kann und verhindert, dass es bei der Sekundärzündung zu einer Drucksteigerung im Brennraum kommt, die die Bewegung des Kolbens ungewollt beeinflusst. Es kann auch vorgesehen sein, dass der verbleibende Kraftstoff spätestens 10° Kurbelwinkel vor dem Ende der Ausstoßphase, vorzugsweise spätestens 20° Kurbelwinkel vor dem Ende der Ausstoßphase eingespritzt und vorzugsweise auch gezündet wird.
Die Ausstoßphase ist dabei eine Phase, bei der zumindest ein Auslasskanal mit dem Brennraum, also dem Zylinderinnenraum, strömungsverbunden ist und Abgas aus dem Brennraum abströmen kann. Diese Strömungsverbindung kann beispielsweise durch die Öffnung zumindest eines Ventils und/oder durch die Bewegung des Kolbens und damit Freigabe zumindest einer Kanalöffnung erfolgen. Im Falle einer Ventilöffnung beginnt die Ausstoßphase also mit dem Beginn der Ventilöffnung.
Die Ausstoßphase und die Einströmphase können sich dabei überschneiden oder gar die Einströmphase in die Ausstoßphase fallen. Insbesondere im 2-Takt-Betrieb, aber auch im 4-Takt-Betrieb ist dies möglich.
Mit erster Hälfte ist dabei die zeitliche erste Hälfte gemeint. Durch die Einspritzung in der ersten Hälfte wird sichergestellt, dass genug Raum im Zylinder vorhanden ist, um eine Zündung ohne wesentliche Auswirkungen auf die Bewegung des Kolbens zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zündung des verbleibenden Kraftstoffes maximal 20° Kurbelwinkel nach dem Beginn der Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes, vorzugsweise maximal 10° Kurbelwinkel nach dem Beginn der Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes, erfolgt. So wird sichergestellt, dass sich der verbleibende Kraftstoff im Brennraum verteilen und mit dem dortigen Sauerstoff vermischen kann, bevor er gezündet wird, ohne dass zu viel Zeit verloren wird. Dies führt zu einer möglichst vollständigen Verbrennung ohne Beeinträchtigung der Bewegung des Kolbens.
Vorzugsweise erfolgt die Zündung des verbleibenden Kraftstoffes mindestens 5° Kurbelwinkel nach dem Beginn der Einspritzung.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Druckregler Kraftstoff von einem Kraftstofftank in einem eingestellten Druck über eine Verteilungsvorrichtung an mehrere Injektoren leitet und dass während des Abschaltvorgangs der Druckregler die Kraftstoffzufuhr zur Verteilungsvorrichtung beendet, vorzugsweise bevor der verbleibende Kraftstoff eingespritzt und gezündet wird. Dies ermöglicht die korrekte Einstellung des Kraftstoffdrucks bei der Injektion. In der Verteilungsvorrichtung wird während des eingeschalteten Betriebszustands durch den Druckregler ein Druck eingestellt, der zu dem gewünschten Einspritzdruck in den Zylinder führt. Während des Abschaltvorgangs wird dieser durch die Sekundäreinspritzung und -Zündung wieder abgebaut.
Vorteilhaft ist in diesem Sinne, wenn der Druck des Kraftstoffs während des eingeschalteten Betriebszustands durch den Druckregler verringert wird. Damit ist gemeint, dass stromaufwärts des Druckreglers ein höherer Druck herrscht als stromabwärts des Druckreglers, der Druckregler also entlang der Strömungsrichtung des Kraftstoffs den Druck verringert. Mit anderen Worten vermindert der Druckregler während des Betriebs also den Druck des Kraftstoffes, sodass der Druck im Kraftstofftank höher ist als der Druck in der Verteilungsvorrichtung. Der Druckregler kann so einfach aufgebaut werden und der Kraftstoff bei hohem Druck gelagert werden. Dies ermöglicht eine effiziente und platzsparende Lösung, bei der der Druck am Injektor trotzdem optimal eingestellt wird.
In diesem Sinne ist auch vorteilhaft, wenn während des Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine in der Verteilungsvorrichtung und/oder den Injektoren befindlicher Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine nach der Primärzündung und vor dem Beginn der darauffolgenden Einströmphase eingespritzt und gezündet wird. So wird der Druck des Kraftstoffes, der sich in den Injektoren oder der Verteilungsvorrichtung befindet, gesenkt. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Brennkraftmaschine in einem Viertaktbetrieb betrieben wird, dass im eingeschalteten Betriebszustand während eines Ansaugtaktes ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, in den Zylinder eingebracht wird und Kraftstoff in den Zylinder geleitet wird und dass während des Abschaltvorgangs der verbleibende Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine vor dem Beginn des Ansaugtaktes eingespritzt und gezündet wird. Üblicherweise erfolgt der Beginn der Ansaugtaktes im Bereich des oberen Totpunktes und endet üblicher Weise im Bereich des unteren Totpunkts. Die Einströmphase entspricht im Viertaktbetrieb also dem Ansaugtakt.
Vorzugsweise wird beim Viertaktbetrieb im eingeschalteten Betriebszustand der Brennkraftmaschine das Gas in einem Arbeitstakt im Zuge der Primärzündung gezündet.
Der Arbeitstakt ist dabei der Takt, bei dem die reguläre Zündung stattfindet, die den Zylinder in Richtung unteren Totpunkt treibt. In der Regel beginnt der Arbeitstakt bei einem Kurbelwinkel von 0°, also im oberen Totpunkt, und endet bei 180°, also dem unteren Totpunkt.
Es kann vorgesehen sein, dass im eingeschalteten Betriebszustand zu Beginn oder während eines Ausstoßtaktes Abgas aus dem Zylinder abgeleitet wird und dass während des Abschaltvorgangs der verbleibende Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine vor dem Ende des Ausstoßtaktes eingespritzt und gezündet wird. Dies stellt sicher, dass das durch die Sekundärzündung entstandene Abgas auch vollständig abgeführt wird, damit der Brennraum bei darauffolgender neuer Inbetriebnahme wieder bereit für Primärzündungen ist.
Der Ausstoßtakt ist der Takt, der in der Regel direkt auf den Arbeitstakt folgt und während dem das verbrannte Gas im Brennraum ausgeleitet wird. Vorzugsweise beginnt der Ausstoßtakt bei einem Kurbelwinkel von 180°, also im unteren Totpunkt, und endet bei 360°, also dem oberen Totpunkt. In der Regel ist während des Arbeitstaktes zumindest ein Auslassventil geöffnet, das eine Strömungsverbindung zwischen Brennraum und einem Auslasskanal herstellt, über den das Gas entweichen kann.
Weiters ist vorteilhaft, wenn während des Abschaltvorgangs der verbleibende Kraftstoff bei oder nach einem Kurbelwinkel von 30° vor dem Beginn des Ausstoßtaktes, vorzugsweise bei oder nach einem Kurbelwinkel von 20° vor dem Beginn des Ausstoßtaktes eingespritzt und gezündet wird. Dies ermöglicht einen ausreichenden Abstand zur letzten Primärzündung, stellt aber genügend Zeit und Raum für eine möglichst vollständige Entlastung der Injektoren zur Verfügung. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Brennkraftmaschine in einem Zweitaktbetrieb betrieben wird.
In diesem Sinne kann vorgesehen sein, dass in einem eingeschalteten Betriebszustand der Brennkraftmaschine während einer Ausstoßphase Abgas aus dem Zylinder abgeleitet wird, und dass während des Abschaltvorgangs die Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes bei oder nach einem Kurbelwinkel von 15° vor dem Beginn der Ausstoßphase, vorzugsweise frühestens bei oder nach einem Kurbelwinkel von 5° vor dem Beginn der Ausstoßphase beginnt und besonders vorzugsweise bei oder nach Beginn der Ausstoßphase beginnt. Im Zweitaktbetrieb steht ein geringerer Zeitraum zur Entlüftung der Injektoren bereit, durch diese Wahl des Zeitpunktes für die Einspritzung ist sie aber dennoch gut möglich, ohne die Bewegung des Kolbens zu beeinträchtigen.
Die letzte Zündung während des Betriebs der Brennkraftmaschine des Zylinders, in dem während des Abschaltvorgangs verbleibender Kraftstoff eingespritzt und gezündet wird, erfolgt vorzugsweise in einem überstöchiometrischen Zündgemisch, also mit einem Zündgemisch, in dem mehr Luft vorhanden ist, als notwendig wäre, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen, also einem mageren Zündgemisch.
Falls mehrere Zylinder vorgesehen sind, wird vorzugsweise zumindest ein Zylinder für die Einspritzung und Zündung des verbleibenden Kraftstoffes ausgewählt, der sich bei Beginn des Abschaltvorgangs gerade in den möglichen beschriebenen Bereichen für die Einspritzung und Zündung des verbleibenden Kraftstoffes befindet und/oder unmittelbar vor diesen Bereichen steht. Dies ermöglicht, dass der Druck möglichst bald nach dem Abschaltsignal abgebaut werden kann.
Besonders vorzugsweise wird zumindest ein Zylinder für die Einspritzung und Zündung des verbleibenden Kraftstoffes ausgewählt, der sich direkt nach der Beendigung der Leitung des Kraftstoffes zum Injektor gerade in den möglichen beschriebenen Bereichen für die Einspritzung und Zündung des verbleibenden Kraftstoffes befindet und/oder unmittelbar vor diesen Bereichen steht. Dadurch kann der Abschaltvorgang möglichst kurzgehalten werden und der anliegende Druck an den Injektoren auf ein Minimum reduziert werden.
In weiterer Folge wird die Erfindung anhand erfindungsgemäßer, nicht einschränkender Ausführungsformen in den Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Kraftstoffleitung einer Brennkraftmaschine für die Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform; Fig. 2a eine schematische Darstellung der Kolbenposition in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform in Abhängigkeit des Kurbelwinkels in einem Viertaktbetrieb;
Fig. 2b eine schematische Darstellung der Kolbenposition in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine während Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform in Abhängigkeit des Kurbelwinkels in einem Zweitaktbetrieb.
In Fig. 1 ist ein Kraftstoffzufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern schematisch dargestellt. Dabei wird der Kraftstoff in einem Gastank 16 unter hohem Druck gelagert. Eine Leitung 11 verbindet den Gastank 16 mit einem Druckregler 12, welcher während des eingeschalteten Betriebs der Brennkraftmaschine Kraftstoff in eine mit ihm verbundene Verteilungsvorrichtung 13 leitet, wobei der Druckregler 12 den Druck des weitergeleiteten Kraftstoffs drosselt. Der Druckregler 12 kann beispielsweise als einstellbares Ventil ausgebildet sein.
Die Verteilungsvorrichtung 13 ist mit sechst Injektoren 14 verbunden, welche jeweils einem Zylinder zugeordnet sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest einem Zylinder zumindest zwei Injektoren 14 zugeordnet sind. Über den Druckregler 12 kann während des eingeschalteten Betriebs eingestellt werden, mit welchem Druck der Kraftstoff an den Injektoren 14 anliegt und damit mit welchem Druck der Kraftstoff in den Zylinder während der Einspritzung eindringt.
In Fig. 2a wird die Kolbenposition y in einem Zylinder der Brennkraftmaschine zwischen oberem und unterem Totpunkt abhängig vom Kurbelwinkel x der Kurbelwelle dargestellt. Dabei befindet sich bei einem Kurbelwinkel von 0° der Kolben im oberen Totpunkt. Im Bereich dieses oberen Totpunktes, vorzugsweise im oberen Totpunkt, erfolgt die Primärzündung 1, welche das vorher eingeführte und verdichtete Luft- Kraftstoffgemisch zündet und damit den Kolben nach unten treibt. An diesen Arbeitstakt 2, der sich von 0° bis 180° Kurbelwinkel erstreckt, schließt ein Ausstoßtakt 3 an, während dem ein Auslassventil des Zylinders geöffnet ist und das verbrannte Gas abströmen kann. Der Kolben bewegt sich währenddessen wieder in Richtung des oberen Totpunktes 4 bei 360°, bei dem keine Primärzündung stattfindet. Dort endet die erste Umdrehung der Kurbelwelle und des Ausstoßtakts 3 und es schließt das Auslassventil, womit der Ausstoßtakt 3 beendet wird. Gleichzeitig öffnet ein Einlassventil, sodass vorzugsweise verdichtete Luft in den Zylinder einströmen kann, während sich der Kolben im Zuge der zweiten Umdrehung wieder in Richtung des unteren Totpunktes 5 bewegt. Dort schließt wieder das Einlassventil und der Ansaugtakt 6, der sich vom Beginn der Öffnung bis zum Ende der Schließung des Einlassventils erstreckt, ist beendet. Während dieses Ansaugtaktes 6 erfolgt auch im eingeschalteten Betrieb die Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 14. Auf den Ansaugtakt 6 folgt ein Verdichtungstakt 7, der sich vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt erstreckt, wo die nächste Primärzündung und damit der nächste Arbeitstakt startet.
Während des Abschaltvorgangs werden die Primärzündungen und die Einspritzungen des Kraftstoffes beendet, womit die Kolben nicht mehr im Arbeitstakt nach unten gedrückt werden. Kurz nach der Beendigung erfolgen Schwungbedingt noch einige wenige Bewegungen der Kolben und die Ventile öffnen und schließen entsprechend. Zusätzlich wird auch der Druckregler 12 während des Abschaltvorgangs geschlossen.
Sobald der Druckregler geschlossen ist, wird in den Zylinder oder in jene Zylinder, die sich gerade im Arbeitstakt befinden und/oder die sich gerade in Fenster 8 befinden, ausgewählt und der zwischen Druckregler 12 und Injektor oder den Injektoren 14 verbleibende Kraftstoff innerhalb des Fensters 8 eingespritzt. Durch diese Sekundäreinspritzung oder Sekundäreinspritzungen wird der Druck in der Verteilereinrichtung 13 abgebaut.
Das Fenster 8 für die Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes beginnt bei dieser Ausführungsform 30° vor Beginn des Ausstoßtaktes, also bei einem Kurbelwinkel von 150°, während des letzten Arbeitstaktes des Zylinders. Es endet mit dem Schließen des Auslassventils und damit mit dem Ende des Ausstoßtaktes 3. Vorzugsweise erfolgt die Zündung dieses verbleibenden Kraftstoffes 20° oder besonders vorzugweise 10° nach dessen Einspritzung, damit sich der Kraftstoff im Zylinderraum verteilen kann. In diesem Sinne ist vorteilhaft, wenn die Einspritzung spätestens 20° Kurbelwinkel und vorzugsweise 10° Kurbelwinkel vor dem Ende des Ausstoßtaktes 3 erfolgt.
In Fig. 2b wird die Kolbenposition zwischen oberen und unteren Totpunkt abhängig vom Kurbelwinkel des Kolbens in einem Zylinder der Brennkraftmaschine in einer weiteren Ausführungsform dargestellt, welcher jener aus Fig. 2a ähnlich ist. Daher wird hier nur auf die wesentlichsten Unterschiede eingegangen und wirkgleiche Merkmale mit gleichem Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 2b beschriebene Brennkraftmaschine wird im Zweitaktbetrieb mit Querstromspülung betrieben. Dabei erfolgt die Primärzündung 1 am oberen Totpunkt, also bei 0° Kurbelwinkel. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens in Richtung unteren Totpunkt (bei 180°), legt der Kolben eine Öffnung oder Öffnungen frei, womit eine Strömungsverbindung zwischen einem Auslasskanal im Zylinder und dessen Brennraum hergestellt wird. Dies ist mit Punkt 9a dargestellt. Ab diesem Zeitpunkt beginnt eine Ausstoßphase 8, während der das verbrannte Gas aus dem Brennraum entweichen kann.
Im Zuge der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens legt dieser eine weitere Öffnung oder Öffnungen frei, womit er eine Strömungsverbindung zwischen einem Einlasskanal und dem Brennraum herstellt. Durch diese kann, vorzugsweise im Kurbelgehäuse vorkomprimierte, Luft in den Brennraum gelangen. Dieser Zeitpunkt ist mit Punkt 10a dargestellt und stellt den Beginn einer Einlassphase 10 dar, während der Frischluft in den Brennraum eindringen kann.
Dem entsprechend beendet der Kolben nach dem Passieren des unteren Totpunktes zuerst die Strömungsverbindung zum Einlasskanal (Punkt 10b) und beendet damit zuerst die Einströmphase 10 und danach wird der Auslasskanal geschlossen (Punkt 9b) und die Ausstoßphase 9 beendet. Nachdem der Kolben wieder im oberen Totpunkt angekommen ist, erfolgt im eingeschalteten Betrieb die nächste Primärzündung 1'.
Die Einleitung des Abschaltvorgangs erfolgt wie unter Fig. 2a beschrieben. Sobald der Druckregler 12 geschlossen ist, wird in den Zylinder oder in jene Zylinder, die sich gerade zwischen einer Primärzündung 1 und Fenster 8 und/oder im Fenster 8 befinden, der zwischen Druckregler 12 und Injektor oder den Injektoren 14 verbleibende Kraftstoff eingespritzt. Durch diese Sekundäreinspritzung oder Sekundäreinspritzungen wird der Druck in der Verteilereinrichtung 13 abgebaut. Dabei beginnt Fenster 8 bei dieser Ausführungsform 15° Kurbelwinkel vor Beginn (Punkt 9a) der Ausstoßphase 9 und endet mit Beginn (Punkt 10a) der Einströmphase 10.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Verfahren zum Betreiben einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine, wobei während eines eingeschalteten Betriebszustands der Brennkraftmaschine während einer Einströmphase (9) ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, in zumindest einen Zylinder für die Verbrennung eingebracht wird und wobei Kraftstoff zu zumindest einem Injektor (14) geleitet wird, vom Injektor (14) in den Zylinder im Zuge einer Primäreinspritzung eingespritzt und dort im Zuge einer Primärzündung (1, 1') gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine die Zuführung des Kraftstoffs zum Injektor (14) beendet wird, und dass im Bereich des Injektors (14) verbleibender Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine nach der Primärzündung (1, 1') und vor dem Beginn der darauffolgenden Einströmphase (9) im Zuge einer Sekundäreinspritzung eingespritzt und im Zuge einer Sekundärzündung gezündet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem eingeschalteten Betriebszustand der Brennkraftmaschine während einer Ausstoßphase (10) Abgas aus dem Zylinder abgeleitet wird, und dass der verbleibende Kraftstoff während des Abschaltvorgangs bei oder nach Beginn der Ausstoßphase (10) und vorzugsweise in der Ausstoßphase (10) und besonders vorzugsweise in der ersten Hälfte der Ausstoßphase (10) eingespritzt und gezündet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung des verbleibenden Kraftstoffes maximal 20° Kurbelwinkel nach dem Beginn der Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes, vorzugsweise maximal 10° Kurbelwinkel nach dem Beginn der Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes, erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckregler (12) Kraftstoff von einem Kraftstofftank (16) in einem eingestellten Druck über eine Verteilungsvorrichtung (13) an mehrere Injektoren leitet und dass während des Abschaltvorgangs der Druckregler (12) die Kraftstoffzufuhr zur Verteilungsvorrichtung (13) beendet, vorzugsweise bevor der verbleibende Kraftstoff eingespritzt und gezündet wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abschaltvorgangs der Brennkraftmaschine in der Verteilungsvorrichtung (13) und/oder den Injektoren befindlicher Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine nach der Primärzündung (1,1') und vor dem Beginn der darauffolgenden Einströmphase (9) eingespritzt und gezündet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine in einem Viertaktbetrieb betrieben wird, dass im eingeschalteten Betriebszustand während eines Ansaugtaktes (2) ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, in den Zylinder eingebracht wird und Kraftstoff in den Zylinder geleitet wird und dass während des Abschaltvorgangs der verbleibende Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine vor dem Beginn des Ansaugtaktes (2) eingespritzt und gezündet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im eingeschalteten Betriebszustand zu Beginn oder während eines Ausstoßtaktes (3) Abgas aus dem Zylinder abgeleitet wird und dass während des Abschaltvorgangs der verbleibende Kraftstoff in zumindest einen Zylinder der Brennkraftmaschine vor dem Ende des Ausstoßtaktes (3) eingespritzt und gezündet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abschaltvorgangs der verbleibende Kraftstoff bei oder nach einem Kurbelwinkel von 30° vor dem Beginn des Ausstoßtaktes (3), vorzugsweise bei oder nach einem Kurbelwinkel von 20° vor dem Beginn des Ausstoßtaktes (3) eingespritzt und gezündet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine in einem Zweitaktbetrieb betrieben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem eingeschalteten Betriebszustand der Brennkraftmaschine während einer Ausstoßphase (3) Abgas aus dem Zylinder abgeleitet wird, und dass während des Abschaltvorgangs die Einspritzung des verbleibenden Kraftstoffes bei oder nach einem Kurbelwinkel von 15° vor dem Beginn der Ausstoßphase (3), vorzugsweise frühestens bei oder nach einem Kurbelwinkel von 5° vor dem Beginn der Ausstoßphase (3) beginnt und besonders vorzugsweise bei oder nach Beginn der Ausstoßphase (3) beginnt.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024110610A1 (de) 2024-04-16 2025-10-16 Keyou GmbH Verfahren zum Betrieb eines Wasserstoffverbrennungsmotors, Steuereinrichtung und Steuersystem
DE102024210116A1 (de) 2024-10-18 2026-04-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben einer Motoranordnung, Motoranordnung und Computerprogramm

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3876795B2 (ja) * 2002-08-22 2007-02-07 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の燃料制御装置
DE102005062552B4 (de) * 2005-12-27 2022-02-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP2008115834A (ja) * 2006-11-08 2008-05-22 Nikki Co Ltd ガス燃料噴射装置
US9995225B2 (en) * 2012-05-14 2018-06-12 Optimus Technologies, Llc Dynamic variable fuel optimization system
US20150167621A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Hyundai Motor Company Method of controlling startup of vehicle
DE102013021188A1 (de) * 2013-12-17 2015-07-09 Daimler Ag Gasmotor für einen Kraftwagen
DE102015210756A1 (de) * 2015-06-12 2016-12-15 Robert Bosch Gmbh Gasinjektoranordnung, Betriebsverfahren für eine Gasinjektoranordnung und Brennkraftmaschine
JP6639345B2 (ja) * 2016-07-14 2020-02-05 ヤンマー株式会社 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
KR101865913B1 (ko) * 2016-12-08 2018-06-08 현대오트론 주식회사 가변 기통 휴지 엔진의 연료 분사 제어 방법

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US20250020085A1 (en) 2025-01-16
AT525458A4 (de) 2023-04-15
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AT525458B1 (de) 2023-04-15
KR20240115248A (ko) 2024-07-25

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