EP4698765A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines drucks eines gasförmigen brennstoffs in einer brennkraftmaschine sowie computerprogrammprodukt - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Drucks (P) eines gasförmigem Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit wenigstens eines erfassten Parameters, wobei der wenigstens eine Parameter zumindest eine Leistungsanforderung (LW) der Brennkraftmaschine umfasst, und wobei in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters der in einem Rail (16) zur Versorgung von Gasventilen (1) mit dem gasförmigen Brennstoff herrschende Druck (P) gesteuert wird.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Drucks eines gasförmigen Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine sowie Computerprogrammprodukt

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Regelung eines Drucks eines gasförmigen Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine beim Auftreten von Vorentflammungen in den Brennräumen der Brennkraftmaschine, insbesondere aufgrund von Leckagen an Sitzbereichen der Gasventile, derart erfolgt, dass die Brennkraftmaschine im Regelfall weiter betrieben werden kann. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein Computerprogrammprodukt, das dazu ausgebildet ist, in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.

Stand der Technik

Aus der DE 10346 983 B4 ist ein Verfahren zur Regelung des Drucks eines gasförmigen Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte Verfahren findet Verwendung insbesondere bei einem mit Erdgas betriebenen Motor bzw. einer Brennkraftmaschine, wobei der Druck, unter dem ein Gas-Luft- Gemisch in den Brennraum der Brennkraftmaschine einströmt, in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters geregelt wird. Insbesondere ist es bei dem bekannten Verfahren vorgesehen, dass der wenigstens eine Parameter eine Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine bzw. eines Fahrers ist. Das bekannte Verfahren ermöglicht es, den Druck des Brennstoffs derart niedrig einzustellen, dass trotzdem gewährleistet ist, dass die Leistungsanforderung erfüllt werden kann. Darüber hinaus sind in der bekannten Schrift weitere Parameter, insbesondere die Temperatur der angesaugten Luft sowie die Motordrehzahl und die Gemischtemperatur erwähnt.

Aus der DE 102016 205 713 A1 der Anmelderin ist es bei einem gattungsgemäßen Verfahren darüber hinaus bekannt, den Druck des Brennstoffs bzw. Gases in einem Rail einem Motorbetriebspunkt anzupassen. Dabei ist erwähnt, dass geringe Einblasmassen des Brennstoffs umso genauer dosiert werden können, je geringer der Druck in dem Rail ist. Die aus der zuletzt genannten Schriften bekannten Gasventile lassen sich darüber hinaus nicht nur beispielsweise mit Erdgas betreiben, sondern auch mit Wasserstoff. Weiterhin ist es bekannt, dass beispielsweise bei nach außen öffnenden Gasventilen eine Leckage am metallischen Ventilsitz auftreten kann, der insbesondere durch einen über der Betriebsdauer verursachten Verschleiß und gegebenenfalls von Partikeln unterschiedlich groß sein kann. Dadurch kann es in Abhängigkeit verschiedener Parameter zu einer hohen internen Leckage kommen, bei denen der Wasserstoff bzw. das Brenngas in den Brennraum der Brennkraftmaschine einströmt, was zu unerwünschten Vorentflammungen im Brennraum führen kann. Da andererseits variable Systeme deshalb erforderlich sind, um insbesondere bei einer hohen Leistungsanforderung den gewünschten Volumenstrom des Gases zu ermöglichen, und andererseits (bei kleineren Leistungsanforderungen) kurze Ventilöffnungszeiten wegen einer hohen Mengenstreuung der einzelnen Gasventile zu vermeiden, sind die aus der DE 10346 983 B4 sowie der DE 10 2016205 713 A1 bekannten Verfahren zur Beeinflussung des (System) Drucks grundsätzlich von Vorteil bzw. sinnvoll.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines Drucks eines gasförmigen Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass gegebenenfalls zu Vor- oder Beschädigungen an Komponenten des Einblassystems führende Vorentflammungen beim Betrieb der Brennkraftmaschine verhindert werden können, ohne dass deshalb im Regelfall der Betrieb der Brennkraftmaschine gefährdet ist bzw. gestoppt werden muss. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einerseits durch Sensormittel, beispielsweise einem Drucksensor zur Erfassung des Brennraumdrucks, Vorentflammungen in zumindest einem Brennraum der Brennkraftmaschine zu erfassen, und andererseits in Abhängigkeit des Zeitpunkts und/oder der Häufigkeit und/oder Stärke der erfassten Vorentflammungen einen mit Blick insbesondere auf eine Leistungsanforderung bzw. einen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorgegebenen Sollwert des Drucks des Gases in dem Rail zu reduzieren, sodass die in einen Brennraum aufgrund einer Leckage einströmende, unerwünschte Menge an brennbarem Gas reduziert wird.

Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung eines Drucks eines gasförmigen Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen, dass der wenigstens eine Parameter zusätzlich Vorentflammungen in einem Brennraum der Brennkraftmaschine umfasst, die mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung zumindest mittelbar erfasst werden, und dass bei Auftreten von Vorentflammungen der Druck in dem Rail, zumindest zeitweise, zumindest bis auf einen ersten Grenzwert reduziert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines Drucks eines gasförmigen Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Um die für eine Leistungsanforderung bzw. einen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erforderliche Menge an Gas bereitzustellen, ist es insbesondere vorgesehen, dass bei einer Reduzierung des Drucks des Brennstoffs in dem Rail der Zeitraum für das Einblasen des gasförmigem Brennstoffs zwischen dem Öffnen und Schließen der Gasventile in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine verlängert wird. Dies hat zwar zur Folge, dass ggf. die Abgasqualität verschlechtert wird, jedoch können durch die Erfüllung des Leistungswunsches bzw. Erzielung des Betriebspunkt ggf. kritische Fahrzustände vermieden werden.

In einer ersten bevorzugten Weiterbindung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die Verlängerung des Zeitraums zwischen dem Öffnen und Schließen der Gasventile ein Verschieben des Öffnens der Gasventile in Richtung eines früheren Kurbelwellenwinkels umfasst, wenn ein Zeitpunkt des Schließens der Gasventile einen maximal späten Zeitpunkt zur Gewährleistung eines überkritischen Einblasens des gasförmigem Brennstoffs in den Brennraum erreicht hat. Eine überkritische Einströmung bzw. Einblasen des Gases in den Brennraum liegt vor, wenn der Einblasedruck mindestens das 1,9-fache des Gegendrucks im Brennraum beträgt. Dabei ist die Menge des eingeblasenen Gases bei überkritischer Einblasung unabhängig vom Gegendruck im Brennraum. Das überkritische Einblasen des Gases hat einen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Prozesses und die Rohemissionen der Abgase.

Eine zur gerade erwähnten ersten bevorzugten Weiterbindung alternative Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Verlängerung des Zeitraums zwischen dem Öffnen und Schließen der Gasventile ein Verschieben des Öffnens der Gasventile in Richtung eines früheren Kurbelwellenwinkels bei einer Beibehaltung eines Zeitpunkts des Schließens der Gasventile umfasst.

Um den Druck des Brennstoffs in dem Rail mit Blick auf auftretende Vorentflammungen möglichst optimal bzw. bedarfsgerecht zu reduzieren, ist es erforderlich, die Vorentflammungen möglichst genau zu detektieren bzw. zu analysieren. Daher ist es in einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens vorgesehen, dass die Erfassung der Vorentflammungen zumindest das Erfassen einer Häufigkeit der Vorentflammungen und/oder den Zeitpunkt des Auftretens der Vorentflammungen in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine und/oder die Stärke der Vorentflammungen umfasst. Die einzelnen erfassten Kriterien bzw. Parameter werden dabei vorzugsweise betriebspunktabhängig gewichtet, um daraus auf eine sinnvolle Druckreduzierung zu schließen. Hierzu weist eine Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine entsprechende Algorithmen bzw. Kennfelder auf.

Insbesondere soll die Erfassung der Vorentflammungen derart erfolgen, dass ein Zuordnen der Vorentflammungen zu einer Leckage eines Gasventils ermöglicht wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass gegebenenfalls aufgrund anderer Umstände auftretende Vorentflammungen entweder nicht berücksichtigt oder mittels eines anderen, geeigneten Verfahrens erfasst bzw. berücksichtigt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der soweit beschriebenen Verfahren ist es vorgesehen, dass nach der Reduzierung des Drucks des Brennstoffs in dem Rail auf den ersten Grenzwert eine Erhöhung des Drucks bis maximal auf den entsprechend des wenigstens einen Parameters vorgesehenen ursprünglichen Wert des Drucks erfolgt, wobei die Erhöhung des Drucks anhand von bei der Erhöhung ggf. erfasster Vorentflammungen gesteuert wird. Diesem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Vorentflammungen gegebenenfalls nur zeitweise bzw. selten auftreten und daher eine andauernde Reduzierung des (System) Drucks nicht erforderlich bzw. sinnvoll ist. Zeitweise Vorentflammungen können zum Beispiel durch Partikel am Ventilsitz auftreten, die im weiteren Verlauf des Betriebs der Brennkraftmaschine in den Brennraum eingeschleust werden und dadurch die Ventilsitzdichtigkeit wiederhergestellt wird.

In einer Weiterbildung des zuletzt beschriebenen Verfahrens ist es vorgesehen, dass beim erneuten Auftreten von Vorentflammungen beim Erhöhen des Drucks in Richtung des ursprünglichen Werts des Drucks in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters der erneuten Vorentflammungen eine ggf. ständige Reduzierung des Drucks auf einen festgelegten Druck erfolgt. Unter dem wenigstens einen Parameter wird dabei, wie oben angeführt, die Häufigkeit der Vorentflammungen und/oder der Zeitpunkt des Auftretens der Vorentflammungen in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine und/oder die Stärke der Vorentflammungen verstanden. Ein derartiges Verfahren vermeidet eine ständige Erhöhung und Reduzierung des Drucks im Rail, welches gegebenenfalls von einem Fahrer als störend empfunden werden kann.

Insbesondere ist es von Vorteil, den ersten Grenzwert des (reduzierten) Drucks derart zu wählen, dass lediglich innerhalb definierter Motorenkennwerte auftretende Veränderungen des Motorverhaltens erzeugt werden. Diese Motorkennwerte sollten möglichst so gewählt werden, dass ein Fahrer die Reduzierung des Drucks nicht verspürt bzw. die Leistungsanforderung von der Brennkraftmaschine trotz Reduzierung des Drucks erfüllt werden kann.

In wiederum bevorzugter Ausgestaltung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass für den Fall des Auftretens weiterer Vorentflammungen trotz Reduzierung des Drucks auf den ersten Grenzwert eine weitere Reduzierung des Drucks auf einen zweiten Grenzwert erfolgt, bei dem eine Leistungsreduzierung und/oder ein Notlauf der Brennkraftmaschine erfolgt. Diesem Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Vorentflammungen gegebenenfalls so schwerwiegend sind bzw. die Leckagen an den Gasventilen so groß sind, dass zumindest eine Überprüfung der betroffenen Bauteile in einer Werkstatt erfolgen muss bzw. zur Vermeidung von Beschädigungen ein Notlauf der Brennkraftmaschine erforderlich ist.

Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit des Auftretens von Vorentflammungen beim Erreichen des zweiten Grenzwerts des Drucks entweder eine Erhöhung des Drucks bis auf den ersten Grenzwert, oder ein Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt. Letzteres erfolgt insbesondere dann, wenn auch bei zweiten Grenzwert des Drucks Vorentflammungen auftreten, deren Parameter zu einer Be- oder Vorschädigung von Komponenten führen können.

Eine Optimierung des Betriebs der Brennkraftmaschine wird ermöglicht, wenn die Regelung von Steuerzeiten für jedes Gasventil individuell erfolgt. Unter Steuerzeiten eines Gasventils wird dabei insbesondere ein Arbeitsfenster bzw. ein Zeitraum (in Bezug zu einem Kurbelwellenwinkel) zwischen dem Öffnen und dem Schließen eines Gasventils sowie der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt eines Gasventils verstanden.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung Mittel zur Regelung des Drucks in einem der Versorgung von Gasventilen mit einem gasförmigen Brennstoff dienenden Rail hat, mit wenigstens einer Sensoreinrichtung zur zumindest mittelbaren Erfassung von Vorentflammungen in einem Brennraum der Brennkraftmaschine, und mit einer einen Algorithmus aufweisenden Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Mittel zur Regelung des Drucks in dem Rail.

Vorzugsweise ist zusätzlich zur Druckregelung die Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Steuereinrichtung der Vorrichtung dazu eingerichtet ist, Steuerzeiten der Gasventile in Abhängigkeit des Drucks im Rail zu regeln. Zuletzt umfasst die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Datenprogramm oder einen Datenträger, umfassend Befehle, die bewirken, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens einen der soweit beschriebenen Verfahrensschritte ausführt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein System zur Versorgung von Brennräumen einer Brennkraftmaschine eines mit Wasserstoff als Brennstoff betriebenen Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Druckverlaufs in einem Brennraum beim Auftreten einer Vorentflammung,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung möglicher Änderungen von Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit eines Kurbelwellenwinkels und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Anpassung eines Drucks in einem Rail beim Auftreten von Vorentflammungen in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine.

Ausführungsformen der Erfindung

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 1 ist stark vereinfacht eine Vorrichtung 100 dargestellt, die der Versorgung von beispielhaft vier Gasventilen 1 eines mit einem gasförmigen Brennstoffs betriebenen Kraftfahrzeugs bzw. einer (nicht gezeigten) vierzylindrigen Brennkraftmaschine dient. Dabei ist jedem Zylinder bzw. Brennraum BR der Brennkraftmaschine ein Gasventil 1 zugeordnet, wie dies in der Fig. 1 anhand eines Gasventils 1 dargestellt ist, wobei die Gasventile 1 insbesondere Wasserstoff als Brennstoff in den jeweiligen Brennraum BR direkt einblasen.

Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle einer Anordnung mit mehreren Gasventilen 1 es auch vorgesehen sein kann, die Vorrichtung 100 bzw. die Brennkraftmaschine unter Verwendung lediglich eines einzigen Gasventils 1 auszulegen, bei dem das Gasventil 1 dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Weiterhin handelt es sich bei den Gasventilen 1 um aus dem Stand der Technik an sich bekannte, insbesondere nach außen öffnende Gasventile 1.

Die Vorrichtung 100 weist einen Tankbehälter 12 auf, in dem der Wasserstoff bzw. das Gas beispielsweise unter einem Druck von etwa 200bar gespeichert ist. Die Versorgung der Gasventile 1 mit dem Wasserstoff bzw. Gas erfolgt im Wesentlichen über eine Gasleitung 14, über die das aus dem Tankbehälter 12 entnommene Gas nach dem Passieren eines Hochdruckabsperrventils 15 einem Speichervolumen in Form eines Rails 16 zugeführt wird. Von dem Rail 16 gehen wiederum mehrere Zuführleitungen 18 ab, die das Rail 16 mit jeweils einem Gasventil 1 verbinden.

Um den Druck des Gases an den einzelnen Gasventilen 1 von dem im Tankbehälter 12 herrschenden Speicherdruck von etwa 200bar beispielsweise auf einen mittleren (System) Druck P von etwa 7bar zu reduzieren, ist in der Gasleitung 14 ein Druckregler 20 angeordnet, der von einer Steuereinrichtung 25 ansteuerbar ist. Der in der Gasleitung 14 bzw. dem Rail 16 herrschende Druck P kann beispielsweise mittels eines Sensorelements 26 erfasst werden, dessen Signal der Steuereinrichtung 25 als Eingangsgröße zugeführt wird.

Bei den Gasventilen 1 kann es aufgrund beispielsweise eines laufzeitbedingten Verschleißes, oder aber aufgrund von Partikeln oder anderen Ursachen dazu kommen, dass im Sitzbereich des Gasventils 1 bei geschlossenem Gasventil 1 eine Leckage auftritt, die ein unerwünschtes bzw. Toleranzen übersteigendes Einströmen von Gas in den Brennraum BR zur Folge hat. Dies kann wiederum beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu unerwünschten Vorentflammungen VE in dem betroffenen Brennraum BR führen, die sich in einer verfrühten bzw. zu starken Drucksteigerung im Brennraum BR auswirkt. Um derartige, insbesondere aufgrund von Leckagen am Ventilsitzbereich der Gasventile 1 auftretende Vorentflammungen VE zu detektieren, ist es vorgesehen, beispielhaft im Bereich wenigstens eines Brennraums BR der Brennkraftmaschine, vorzugsweise im Bereich aller Brennräume BR, eine Sensoreinrichtung 28 anzuordnen, die zumindest mittelbar zur Detektion der Vorentflammungen VE dient. Die Sensoreinrichtung 28 ist vorzugsweise in Form eines Drucksensors zur Erfassung des Brennraumdrucks PBR ausgebildet.

Die von der wenigstens einen Sensoreinrichtung 28 erfassten Messwerte werden der Steuereinrichtung 25 als Eingangsgröße zugeführt. Die Sensoreinrichtung 28 erfasst zur Klassifizierung bzw. Beurteilung der Vorentflammungen VE zumindest sowohl den Zeitpunkt und die Häufigkeit des Auftretens der Vorentflammungen VE in Bezug zu einem Kurbelwellenwinkel a der Brennkraftmaschine, als auch deren Stärke (aus dem Brennraumdruck PBR).

Die Steuereinrichtung 25 weist einen Algorithmus 30 auf, der einerseits dazu ausgebildet ist, die angesprochenen Vorentflammungen VE aufgrund der genannten Parameter der Sensoreinrichtung 28 zu klassifizieren bzw. auszuwerten, und andererseits deren Auswirkung beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu reduzieren.

In der Fig. 2 sind bei einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine über dem Kurbelwellenwinkel a der Zündzeitpunkt Z sowie der von der Sensoreinrichtung 28 erfasste Brennraumdruck PBR in einem Brennraum BR der Brennkraftmaschine dargestellt. Der Graph der Kurve A repräsentiert dabei den Brennraumdruck PBR, bei dem das Gasventil 1 keine Leckage aufweist. Demgegenüber ist durch den Graphen der Kurve B verdeutlicht, dass beim Auftreten von Leckagen am Gasventil 1 sowohl ein früherer Druckanstieg, als auch höherer Brennraumdruck PBR auftritt.

In der Fig. 3 ist der (idealisierte) Verlauf des Zylinderdrucks Pz über dem Kurbelwellenwinkel a dargestellt, wie er sich durch Kompression und ohne die Zündung eines Gases einstellt. Mit AF ist beispielhaft für einen bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ein Arbeitsfenster bzw. Zeitraum von etwa - IQ -

90⁰ Kurbelwellenwinkel a als Parameter einer Steuerzeit bezeichnet, innerhalb dessen das Einblasen des Gases in den Brennraum BR durch das Gasventil 1 erfolgen soll. Weiterhin ist mit IVC der Zeitpunkt bzw. Kurbelwellenwinkel a ein weiterer Parameter der Steuerzeit bezeichnet, zu dem das Schließen des Gasventils 1 starten sollte. Man erkennt, dass der Zeitpunkt IVC entsprechend dem Doppelpfeil 32 innerhalb gewisser Grenzen variabel ist. Mit PEDI ist der entgegen dem Einblasedruck wirkende Gegendruck im Brennraum BR gegen Ende der Einblasung bezeichnet. Dieser Einblasedruck PEDI ist geringer als ein Druck Psc, der den (spätesten) Zeitpunkt bzw. Kurbelwellenwinkel a für ein überkritisches Einglasen des Gases bezeichnet.

Mit Blick auf von der Sensoreinrichtung 28 zumindest mittelbar erfassten, und von der Steuereinrichtung 25 ausgewerteten Vorentflammungen VE, die sich aufgrund der obigen Erläuterungen entsprechend der Fig. 2 insbesondere in einem zu frühen bzw. zu hohen Druckanstieg in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel a äußern, wird nachfolgend auf die Darstellung des Diagramms der Fig. 4 verwiesen.

In der Fig. 4 ist dargestellt, dass in einem ersten Schritt 200 ein normaler Betrieb der Vorrichtung 100 bzw. der Brennkraftmaschine erfolgt. Dabei werden diverse Parameter, insbesondere der Druck P im Rail 16, ein Leistungsanforderung LW (des Fahrers) sowie der Zeitpunkt IVC, zu dem ein Gasventil 1 in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel a zu schließen beginnt, anhand von Kennfeldern berücksichtigt. Ebenso werden selbstverständlich die von der Sensoreinrichtung 28 erfassten Werte des Brennraumdrucks PBR berücksichtigt.

In einem zweiten Schritt 201 wird durch den Algorithmus 30 geprüft, ob Vorentflammungen VE auftreten. Dabei wird sowohl die Häufigkeit der Vorentflammungen VE, als auch die Höhe bzw. Größe des Brennraumdrucks PBR zur Charakterisierung der Vorentflammungen VE bzw. der Leckage eines Gasventils 1 ausgewertet. Werden in dem zweiten Schritt 201 keine derartige Vorentflammungen VE detektiert, so erfolgt ein Betrieb gemäß dem ersten Schritt 200.

Werden hingegen während des zweiten Schritts 201 Vorentflammungen VE detektiert, wechselt der Algorithmus 30 der Steuereinrichtung 25 in einen dritten Schritt 202. In diesem dritten Schritt 202 wird anhand der ausgewerteten Vorentflammungen VE der Druck P in dem Rail 16 durch Ansteuerung des Druckreglers 20 reduziert, und zwar kontinuierlich oder schrittweise bis zu einem ersten Grenzwert GW1. Der erste Grenzwert GW1 ist insbesondere derart gewählt, dass damit noch die Leistungsanforderungen LW bzw. der Leitungswunsch des Fahrers erfüllt werden kann bzw. die Brennkraftmaschine die benötigte Leistung bereitstellt. Dies wird auch dadurch ermöglicht, dass neben der Reduzierung des Drucks P in dem Rail 16 gleichzeitig eine Änderung des Öffnungs- bzw. Schließverhaltens der Gasventile 1 bzw. der Steuerzeiten vorgenommen wird, mit dem Ziel, die zur Erfüllung des Leistungswunschs im Betriebspunkt erforderliche Gasmenge in die Brennräume BR einzublasen. Hierzu kann beispielsweise mit Blick auf das zur Fig. 3 Erläuterte das Arbeitsfenster AW vergrößert bzw. verlängert werden und/oder der Zeitpunkt IVC verändert werden.

Während der Reduktion des Drucks Pwird in einem vierten Schritt 203 geprüft, ob weiterhin Vorentflammungen VE auftreten. Ist dies nicht der Fall, wird in einen fünften Schritt 204 gewechselt, der vorsieht, den Druck P bis maximal wieder auf den ursprünglichen (normalen) Druck P (entsprechend dem Betriebspunkt) anzuheben, d.h. dass von dem Schritt 203 wieder in den Schritt 200 gewechselt wird.

Sind hingegen in dem vierten Schritt 203 weiterhin Vorentflammungen VE mittels der Sensoreinrichtung 28 festgestellt worden, so wechselt der Algorithmus 30 der Steuereinrichtung 25 in einen sechsten Schritt 205. In dem sechsten Schritt 205 findet eine weitere Reduzierung des Drucks P in dem Rail 16 von dem ersten Grenzwert GW1 bis maximal zu einem zweiten, geringeren Grenzwert GW2 statt. Der zweite Grenzwert GW2 des Drucks P ist dabei so gewählt, dass eine Leistungsreduzierung der Brennkraftmaschine auftreten kann, die von dem Fahrer registriert wird. Dies deshalb, weil die für den Betriebspunkt erforderliche Gasmenge trotz Variation des Arbeitsfensters AW und/oder Änderung des Zeitpunkts IVC typischerweise nicht mehr eingeblasen werden kann.

Nach bzw. während der Reduzierung des Drucks P in Richtung des zweiten Grenzwerts GW2 wird in einem siebten Schritt 206 geprüft, ob weiterhin Vorentflammungen VE auftreten. Ist dies nicht der Fall, wechselt der Algorithmus 30 der Steuereinrichtung 25 in einen achten Schritt 207, der eine vorzugsweise langsame Erhöhung des Drucks P in Richtung des ersten Grenzwerts GW1 bzw. ein Rückführen in den vierten Schritt 203 vorsieht.

Ist hingegen in dem siebten Schritt 206 detektiert worden, dass weiterhin Vorentflammungen VE auftreten, so wechselt der Algorithmus 30 der Steuereinrichtung 25 in einen neunten Schritt 208, bei dem eine nochmalige Reduzierung des Drucks P im Rail 16 unterhalb des zweiten Grenzwerts GW2 stattfindet. In Abhängigkeit der erfassten Vorentflammungen VE kann die weitere Reduzierung des Drucks P bewirken, dass entweder ein Notbetrieb oder sogar ein Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt, um Vor- oder Beschädigungen an Komponenten sicher auszuschließen.

Die soweit beschriebene Vorrichtung 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So kann die Vorrichtung 100 bzw. die Brennkraftmaschine anstelle der Verwendung von Wasserstoff als brennbarem Gas selbstverständlich auch mit Erdgas betrieben werden.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung eines Drucks (P) eines gasförmigem Brennstoffs in einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit wenigstens eines erfassten Parameters, wobei der wenigstens eine Parameter zumindest eine Leistungsanforderung (LW) der Brennkraftmaschine umfasst, und wobei in Abhängigkeit des wenigstens einen Parameters der in einem Rail (16) zur Versorgung von Gasventilen (1) mit dem gasförmigen Brennstoff herrschende Druck (P) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Parameter zusätzlich Vorentflammungen (VE) in einem Brennraum (BR) der Brennkraftmaschine umfasst, die mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung (28) zumindest mittelbar erfasst werden, und dass bei Auftreten von Vorentflammungen (VE) der Druck (P) in dem Rail (16), zumindest zeitweise, bis auf einen ersten Grenzwert (GW1) reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Reduzierung des Drucks (P) in dem Rail (16) der Zeitraum (AF) für das Einblasen des gasförmigem Brennstoffs zwischen dem Öffnen und Schließen der Gasventile (1) in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel (a) der Brennkraftmaschine verlängert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung des Zeitraums (AF) zwischen dem Öffnen und Schließen der Gasventile (1) ein Verschieben des Öffnens der Gasventile (1) in Richtung eines früheren Kurbelwellenwinkels (a) umfasst, wenn ein Zeitpunkt (IVC) des Schließens der Gasventile (1) einen maximal späten Zeitpunkt (Psc) zur Gewährleistung eines überkritischen Einblasens des gasförmigem Brennstoffs in den Brennraum (BR) erreicht hat.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung des Zeitraums (AF) zwischen dem Öffnen und Schließen der Gasventile (1) ein Verschieben des Öffnens der Gasventile (1) in Richtung eines früheren Kurbelwellenwinkels (a) bei einer Beibehaltung eines Zeitpunkts (IVC) des Schließens der Gasventile (1) umfasst.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Vorentflammungen (VE) das Erfassen einer Häufigkeit der Vorentflammungen (VE), den Zeitpunkt des Auftretens der Vorentflammungen (VE) in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel (a) der Brennkraftmaschine und/oder die Stärke der Vorentflammungen (VE) umfasst.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Vorentflammungen (VE) ein Zuordnen der Vorentflammungen (VE) zu einer Leckage wenigstens eines Gasventils (1) umfasst.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Reduzierung des Drucks (P) in dem Rail (16) auf den ersten Grenzwert (GW1) eine Erhöhung des Drucks (P) bis maximal auf den entsprechend des wenigstens einen Parameters vorgesehenen ursprünglichen Wert des Drucks (P) erfolgt, wobei die Erhöhung des Drucks (P) anhand von bei der Erhöhung erfasster Vorentflammungen (VE) gesteuert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim erneuten Auftreten von Vorentflammungen (VE) beim Erhöhen des Drucks (P) in Richtung des ursprünglichen Werts des Drucks (P) in Abhängigkeit wenigstens eines Parameters der erneuten Vorentflammungen (VE) eine Reduzierung des Drucks (P) auf einen festgelegten, reduzierten Druck (P) erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert (GW1) des Drucks (P) derart gewählt wird, dass lediglich innerhalb definierter Motorkennwerte auftretende Veränderungen des Verhaltens der Brennkraftmaschine auftreten.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall des Auftretens weiterer Vorentflammungen (VE) trotz Reduzierung des Drucks (P) auf den ersten Grenzwert (GW1) eine weitere Reduzierung des Drucks (P) auf einen zweiten Grenzwert (GW2) erfolgt, bei dem eine Leistungsreduzierung und/oder ein Notlauf der Brennkraftmaschine erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Auftretens von Vorentflammungen (VE) beim Erreichen des zweiten Grenzwerts (GW2) des Drucks (P) entweder eine Erhöhung des Drucks (P) bis maximal auf den ersten Grenzwert (GW1) oder ein Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung von Steuerzeiten für jedes Gasventil (1) individuell erfolgt.

13. Vorrichtung (100) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit Mitteln (20) zur Regelung des Drucks (P) in einem der Versorgung von Gasventilen (1) mit einem gasförmigen Brennstoff dienenden Rail (16), mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (28) zur zumindest mittelbaren Erfassung von Vorentflammungen (VE) in einem Brennraum (BR) der Brennkraftmaschine und mit einer einen Algorithmus (30) aufweisenden Steuereinrichtung (25) zur Ansteuerung der Mittel (20) zur Regelung des Drucks (P) in dem Rail (16).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (25) zusätzlich dazu eingerichtet ist, Steuerzeiten der Gasventile (1) in Abhängigkeit des Drucks (P) zu regeln.

15. Computerprogrammprodukt, insbesondere Datenprogramm oder Datenträger, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung (100) nach Anspruch 13 oder 14 wenigstens einen der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt, wenn das Computerprogramm durch die Steuereinrichtung (25) ausgeführt wird.