WO2013182316A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2013182316A1
WO2013182316A1 PCT/EP2013/001674 EP2013001674W WO2013182316A1 WO 2013182316 A1 WO2013182316 A1 WO 2013182316A1 EP 2013001674 W EP2013001674 W EP 2013001674W WO 2013182316 A1 WO2013182316 A1 WO 2013182316A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
volume flow
internal combustion
combustion engine
charge air
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/001674
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Magdi AZNAID
Patrick HOFREITER
Elaine Johns
Peter Feeley
Original Assignee
Globo Hydro Power Gmbh
Ghp Ip Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2012902415A external-priority patent/AU2012902415A0/en
Application filed by Globo Hydro Power Gmbh, Ghp Ip Pty Ltd filed Critical Globo Hydro Power Gmbh
Publication of WO2013182316A1 publication Critical patent/WO2013182316A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0607—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0644—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081—Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023—Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0239—Pressure or flow regulators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0293—Safety devices; Fail-safe measures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine, in particular a diesel engine, having at least one combustion chamber which is connected to an air supply line for introducing a charge air into the combustion chamber, wherein a first fuel can be introduced into the at least one combustion chamber through a fuel metering device assigned to the combustion chamber or through the air supply line, wherein for introducing a second fuel - in particular hydrogen - in the at least one combustion chamber, a fuel line is provided which opens in particular in the air supply line, wherein the fuel line is equipped with a metering device for adjusting a volume flow of the second fuel depending on at least one operating parameter of the internal combustion engine wherein at the air supply line, a boost pressure sensor for detecting a charge air pressure is arranged as an operating parameter, and a method for operating such an internal combustion engine.
  • Internal combustion engines which can be operated with two different fuels are already known in the prior art and are used inter alia in motor vehicles. These may be diesel engines in which diesel is introduced as the first fuel via the combustion chambers associated Brennstoffdosier Anlagenen (eg injectors) in the combustion chambers, and in which a second fuel (eg oxyhydrogen or hydrogen) introduced into the air supply line of the diesel engine and thus the Charge air is added.
  • a second fuel eg oxyhydrogen or hydrogen
  • the addition of hydrogen has beneficial effects.
  • the combustion can be improved and the ignition delay can be reduced by the self-ignition and the combustion of the diesel fuel can be improved by the added hydrogen.
  • lower fuel consumption and emissions of unburned fuel as well as particulate and carbon monoxide emissions can be achieved.
  • the object of the invention is to provide a comparison with the prior art improved internal combustion engine and a correspondingly improved method for operating an internal combustion engine.
  • a particularly simple internal combustion engine and a particularly simple method should be specified.
  • the volume flow of the second fuel can be increased by the metering device with increasing charge air pressure as a function of the charge air pressure.
  • the present invention is not concerned with the complete replacement of the first fuel by the second fuel, but only with the enrichment of a fuel-air mixture forming in the combustion chambers with the second fuel in relatively small amounts.
  • This is preferably done by mixing the charge air of the internal combustion engine with the second fuel via the air supply line in small quantities.
  • can also be provided to inject the second fuel for example, in the immediate vicinity of the cylinder heads or to introduce directly into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • it may be provided to introduce the second fuel before and / or after the turbocharger.
  • the at least one operating parameter can be reported to a control device via a signal line, wherein the dosing device can be controlled by the control device via a control line for adjusting the volume flow of the second fuel.
  • the control apparatus As the operating parameter to be evaluated by the control apparatus, besides the charge air pressure, for example, the output signal of a power control apparatus for the internal combustion engine (e.g., accelerator pedal or cruise control) may also be used.
  • the respective operating parameters can be detected via corresponding sensors or via an optionally present engine control and reported via corresponding signal lines to the control device.
  • the control device can subsequently control the dosing device via a control line, so that it adjusts the volume flow of the second fuel accordingly.
  • a particular embodiment provides that the volume flow of the second fuel through the metering device is substantially proportional to the increasing charge air pressure can be increased.
  • the metering device may comprise a proportional valve.
  • the metering device comprises a mass flow controller, which detects the volume flow of the second fuel and through which the volume flow of the second fuel to a respective desired value can be tracked.
  • a mass flow controller By detecting the respectively current volume flow of the second fuel and tracking to the respective setpoint value, regulation can thus be achieved which can also take into account deviations in the volume flow, for example due to temperature fluctuations.
  • the mass flow controller can measure the actual gas flow or volumetric flow and readjust the volumetric flow to the setpoint value calculated in each case according to a setpoint-actual value comparison, for example by the control device.
  • At least one switching value for the charge air pressure can be predetermined, wherein the volume flow of the second fuel can be increased by a predefinable volume flow value by the metering device when the switching value is exceeded. In this case, therefore, a step-like increase in the volume flow of the second fuel can be achieved.
  • the metering device may comprise solenoid valves with downstream throttle valves, which can each provide a predeterminable volume flow.
  • the fuel line includes branch lines, in each of which a solenoid valve is arranged with downstream throttle valve.
  • a throttle valve may be formed as a simple cross-sectional constriction of the respective branch line.
  • a maximum value for the volume flow of the second fuel can be predetermined, wherein the volume flow of the second fuel can be increased to a maximum value by the metering device. It can be provided that the maximum value is about 1 l / min to 10 l / min, preferably at most 7 l / min.
  • this represents a simple safety measure in order to exclude critical operating states of the internal combustion engine. For example, in a hydrogen injection with a volume flow above the maximum value, components of the internal combustion engine could be damaged due to excessive temperatures, or the explosion limit in the air supply line could be reached.
  • the second fuel is used only for enrichment and does not represent a replacement of the first fuel.
  • a threshold value for the charge air pressure can be predetermined, wherein the volume flow of the second fuel can be reduced by the metering device when the threshold value is exceeded, preferably as a function of the charge air pressure.
  • the threshold value in a range of about 1, 3 bar to 1, 7 bar, preferably from about 1, 35 bar to 1, 6 bar, more preferably at substantially 1, 4 bar lie. It can therefore be provided that when the threshold value for the charge air pressure is exceeded, the volume flow is again reduced at a still increasing charge air pressure. It is particularly advantageous if it is provided that, when the threshold value is exceeded, the volume flow of the second fuel through the metering device can be reduced substantially in proportion to the increasing charge air pressure.
  • At least one switching value for the charge air pressure can be predetermined, wherein the volume flow of the second fuel can be reduced by a predefinable volume flow value by the metering device when the switching value is exceeded.
  • a power control device for the internal combustion engine - preferably an accelerator pedal - may be provided, wherein the metering device of the volume flow of the second fuel is adjustable depending on an output signal of the power control device as a further operating parameter of the internal combustion engine.
  • the metering device of the volume flow of the second fuel is adjustable depending on an output signal of the power control device as a further operating parameter of the internal combustion engine.
  • the position of the accelerator pedal is used to adjust the flow rate of the second fuel. It can be provided that the volume flow at idling 0 l / min and that the introduction of the second fuel is activated by the accelerator pedal.
  • the volume flow can be kept constant or change proportionally with the accelerator pedal position until a pressure switch or the control device causes its shutdown or takes over the control or regulation of the volume flow.
  • the activation of the introduction of the second fuel can generally also be carried out with the aid of a distance sensor or proximity switch.
  • the fuel line is connected to a fuel tank in which the second fuel is contained, preferably in a compressed form.
  • the fuel tank may be one or more gas cylinders that have been tested in accordance with the standard.
  • the second fuel substantially is pure hydrogen.
  • the fuel tank may be a gas cylinder in which substantially pure hydrogen at a pressure of about 200 bar to 350 bar is present as the second fuel.
  • the hydrogen to be used can be present in various degrees of purity, such as, for example, technical, pure, pure or analytical pure (pa).
  • a proposed internal combustion engine can also be used, for example, in ships, generators, construction machines or aircraft.
  • the volume flow of the second fuel is increased substantially in proportion to the increasing charge air pressure.
  • the volume flow of the second fuel is detected and tracked to a respective desired value.
  • At least one switching value for the charge air pressure can be predetermined, wherein when the switching value is exceeded, the volume flow of the second fuel is increased by a predefinable volume flow value.
  • a maximum value for the volume flow of the second fuel can be predetermined, wherein the volume flow of the second fuel is maximally increased to the maximum value, wherein preferably the maximum value about 1 l / min to 10 l / min, more preferably at most 7 l / min, is.
  • a threshold value for the charge air pressure predeterminable, wherein the volume flow of the second fuel is reduced when the threshold value is exceeded, preferably as a function of Charge air pressure.
  • the threshold value in a range of about 1, 3 bar to 1, 7 bar, preferably from about 1, 35 bar to 1, 6 bar, more preferably at substantially 1, 4 bar.
  • the volume flow of the second fuel is reduced substantially in proportion to the increasing charge air pressure.
  • At least one switching value for the charge air pressure can be predetermined, with the volume flow of the second fuel being reduced by a predefinable volume flow value when the switching value is exceeded.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a proposed FIG. 1
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of an embodiment with a
  • FIG. 4 shows an embodiment according to FIG. 2 with a mass flow controller as metering device
  • Fig. 5 shows another embodiment of a proposed method
  • Fig. 6 shows another embodiment of a proposed method
  • Fig. 7 shows another embodiment of a proposed
  • FIG. 8 shows an embodiment of FIG. 6 with solenoid valves as
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a proposed method
  • FIG. 10 shows a motor vehicle with a proposed internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a proposed internal combustion engine 1 with a plurality of combustion chambers 2.
  • the combustion chambers 2 are connected to an air supply line 3, which comprises an inlet pipe 3a and an intake manifold 3b.
  • a boost pressure sensor 6 is arranged, which detects the charge air pressure P and reports via a signal line 7 to a control device 8.
  • the internal combustion engine 1 may be, for example, a diesel engine, in whose combustion chambers 2 diesel is introduced as first fuel via corresponding injection nozzles.
  • the internal combustion engine 1 is a spark ignited gasoline engine, in which via the air supply line 3, a mixture of air and the first fuel (eg gasoline) is introduced into the combustion chambers 2 and there by means of an ignition device, such as a spark plug, is brought to ignition.
  • a spark ignited gasoline engine in which via the air supply line 3, a mixture of air and the first fuel (eg gasoline) is introduced into the combustion chambers 2 and there by means of an ignition device, such as a spark plug, is brought to ignition.
  • the air supply line 3 opens a fuel line 4, via which a second fuel of the charge air can be added.
  • the second fuel is essentially pure hydrogen which is stored under pressure in a fuel tank 11 designed as a gas cylinder.
  • the gas cylinder is a conventional gas cylinder tested in accordance with the standard, as provided by gas suppliers.
  • the hydrogen may have a pressure of about 200 bar to 350 bar in the gas cylinder.
  • gas cylinders are preferred due to a significantly higher reliability.
  • an emergency shut-off valve 15 is provided in the fuel line 4 for complete shutdown of the system.
  • a relief valve 14 is provided to facilitate gas cylinder replacement.
  • a likewise provided in the fuel line 4 safety valve 13 serves to reduce due to excessive temperature (eg due to a vehicle fire) resulting pressure increase in the gas cylinder by the entire gas cylinder can be discharged via the safety valve 13.
  • a set of gas fittings 12 is provided in the fuel line 4, via which the compressed hydrogen can be expanded to a lower pressure.
  • metering device 5 can be injected in the desired dosage in the air supply line 3 subsequently.
  • the control of the metering device 5 takes place in the example shown by the control device 8 via a control line 9.
  • the volume flow Q of the second fuel or hydrogen with increasing charge air pressure p depending on the charge air pressure p can be increased.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an embodiment according to FIG. 1, in which the metering device 5 is designed as a proportional valve.
  • the safety and relief valves 13, 14 arranged in the fuel line 4 have not been shown.
  • the set of gas fittings 12 is shown in more detail in this illustration.
  • the gas fittings 12 in this example include a form pressure regulator 16 and a post-pressure regulator 17.
  • the form pressure regulator 16 the bottle pressure of the formed as a gas cylinder fuel tank 11 of about 200 bar to 350 bar to about 8 bar to 26 bar can be reduced. Subsequently, this pre-pressure can be lowered to, for example, a maximum of about 2 bar to 10 bar, preferably about 4 bar, with the downstream post-pressure regulator 17.
  • the two pressure regulators 16, 17 By means of the two pressure regulators 16, 17 connected in series, pressure fluctuations which are caused as a result of the decreasing cylinder pressure can be compensated.
  • the corresponding operating pressures before and after admission pressure regulator 16 and pressure regulator 17 can be checked via line 4 arranged in the fuel pressure gauge 18.
  • a flame arrestor 19 is arranged in the fuel line 4.
  • the flame arrestor 19 can be a Include a gas return valve, a flame arrester and a thermal after-flow lock.
  • the metering device 5 is a proportional valve which regulates the gas flow rate or volume flow Q of the second fuel as a function of the charge air pressure p.
  • the output of the boost pressure sensor 6 e.g., 0-5 volts or, for example, 4-20mA
  • the output signal of the boost pressure sensor 6 is reported via a signal line 7 to the control device 8, whereupon the control device 8 via a control line 9, the metering device designed as a proportional valve 5 controls.
  • the output signal of the boost pressure sensor 6 is reported directly to the proportional valve to its control.
  • a calibration is carried out for the lowest gas flow or volume flow Q in the idling mode and for the maximum gas flow or volume flow Q at full load of the internal combustion engine 1.
  • For measuring the volume flow Q of the second fuel - e.g. in the calibration of a proposed internal combustion engine 1 - can be used for example a thermal mass flow meter.
  • FIG. 3 shows the profile of the volume flow Q of the second fuel as a function of the charge air pressure p in an arrangement according to FIG. 2.
  • a proportional increase in the volume flow Q of the second fuel takes place.
  • the increase in the volume flow Q is linear.
  • the profile of the volume flow Q can also have other curve shapes and, in particular, be adapted individually.
  • the mass flow controller regulates the hydrogen flow or volume flow Q of the hydrogen provided as the second fuel as a function of the control device 8 and the respective programming.
  • the volume flow Q is regulated as a function of the charge air pressure p. It can be provided that the mass flow controller detects the current volume flow Q of the second fuel and to a respective setpoint, which can be specified by the control device 8, tracks. As a result, in particular fluctuations in the volume flow Q, for example due to temperature changes, can be compensated.
  • a proposed internal combustion engine 1 may be provided for use in a motor vehicle.
  • displays may be provided in the form of signal lamps (e.g., LEDs) which indicate to the driver of the motor vehicle whether supply of the second fuel is occurring.
  • signal lamps e.g., LEDs
  • a main switch for activating the system for the supply of the second fuel was activated
  • the emergency shut-off valve 5 is open.
  • the emergency shut-off valve 15 can also be controlled pneumatically when an air circuit is available.
  • the system for admixing the second fuel only works when the pressure of a brake air circuit of the motor vehicle has reached a predeterminable value (for example 6 bar). It can therefore be provided that the system only works when the vehicle is ready to drive.
  • the signals that the controller 8 processes may include:
  • System switch system can be switched on or off by the driver at any time
  • Fire detectors e.g., thermocouples
  • the internal combustion engine 1 is operated in a lean mode with respect to the first fuel by adjusting the ratio of air to first fuel (eg air-diesel ratio) accordingly .
  • the ratio of air to first fuel eg air-diesel ratio
  • two separate supply lines for the first fuel may be provided, wherein in an operation of the internal combustion engine 1 exclusively with the first fuel, the first supply line is used and during operation of the internal combustion engine 1 during the introduction of the second fuel, the second supply line is used a correspondingly changed ratio of air to first fuel is established.
  • FIG. 5 shows, by way of example, the profile of the volume flow Q of the second fuel as a function of the charge air pressure p in an arrangement according to FIG. 4.
  • the volume flow Q of the second fuel is increased to a maximum value M with increasing charge air pressure p up to a threshold value T of the charge air pressure p
  • the maximum value M for the volume flow Q is set in the example shown to about 7 l / min.
  • T which in the example shown is about 1.5 bar of charge air pressure p
  • the volume flow Q of the second fuel is reduced again with the charge air pressure p rising further.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a proposed internal combustion engine 1 in a schematic block diagram.
  • the metering device 5 comprises two solenoid valves 20 and two throttle valves 21, which are arranged in two branch lines 4a, 4b of the fuel line 4.
  • the two solenoid valves 20 are controlled by the control device 8 via control lines 9.
  • the control device 8 receives in this example the output signal of a charge pressure sensor 6 designed as a pressure switch and the output signal of a power control device 10 for the internal combustion engine 1 in the form of an accelerator pedal via corresponding signal lines 7.
  • the control device 8 is particularly simple in this example and comprises two relays 22, which are configured according to that at predetermined switching points either the solenoid valve 20 in the first branch line 4a or the solenoid valve 20 in the second branch line 4b or both solenoid valves 20 are driven.
  • each branch line 4a, 4b can provide a respective predeterminable volume flow Q of the second fuel in accordance with the configuration of the throttle valves 21, which are designed, for example, as cross-sectional constrictions.
  • the volume flow Q of the second fuel can be set in discrete steps.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of a proposed internal combustion engine 1 similar to the embodiment of Fig. 6 in a schematic block diagram.
  • the set of gas fittings 12 only comprises a pre-pressure regulator 16, by which the cylinder pressure of the fuel tank 11 designed as a gas cylinder can be reduced from approximately 200 bar to 350 bar to approximately 8 bar to 26 bar.
  • the metering device 5 In this example, it comprises two post-pressure regulators 17a, 17b and two solenoid valves 20 which are arranged in two branch lines 4a, 4b of the fuel line 4.
  • the two solenoid valves 20 are controlled by the control device 8 via control lines 9.
  • the control device 8 receives in this example, the output of a pressure switch designed as a boost pressure sensor 6 and the output of a power control device 10 for the internal combustion engine 1 in the form of an accelerator pedal via corresponding signal lines 7.
  • the control device 8 is particularly simple and comprises two relays 22, the are configured so that at predetermined switching points either the solenoid valve 20 in the first branch line 4a or the solenoid valve 20 in the second branch line 4b or both solenoid valves 20 are driven.
  • the pressure regulators 17a, 17b can be set for the two branch lines 4a, 4b different working pressures for the second fuel, so that each branch 4a, 4b according to the respective set working pressure at opening of the respective solenoid valve 20 can provide a certain volume flow Q of the second fuel.
  • the volume flow Q of the second fuel in dependence on the variably adjustable working pressure, set in discrete steps.
  • the volume flow Q of the second fuel is not adjusted by throttle valves 21 having different cross sections as compared with the embodiment of FIG. 6, but by the second fuel being applied at different pressures in the two branch lines 4a, 4b.
  • the setting of the pressure regulator 17a, 17b and thus the working pressures in the branch lines 4a, 4b can be done manually or automatically by means of the control device 8.
  • a working pressure for the second fuel of approximately 1.7 bar is provided by the post-pressure regulator 17a in the first branch line 4a and a working pressure for the second fuel of approximately 2 bar is provided by the post-pressure regulator 17b in the second branch line 4b.
  • the output signals of charge pressure sensor 6 or pressure switch as well as of power control device 10 or accelerator pedal can be evaluated by the control device 8.
  • the pressure switch at an increase in pressure of the charge air pressure p of about 0.4 bar via a signal line 7 an output signal to the control device 8 reports.
  • the accelerator pedal is equipped with a sensor which detects the position of the accelerator pedal and reports via a signal line 7 to the control device 8.
  • control device 8 at a position of the accelerator pedal, which corresponds to a half load of the internal combustion engine 1, as well as an output signal of the pressure switch, which corresponds to a charge air pressure increase of 0.4 bar, one of the two solenoid valves 20 or both solenoid valves 20 drives.
  • the solenoid valve 20 in the first branch line 4a is opened up to a charge air pressure p of approximately 1.4 bar and / or an accelerator pedal position which corresponds at most to a half load of the internal combustion engine 1 the second fuel with a working pressure of about 1, 7 applied bar.
  • a volume flow Q of the second fuel of about 2 l / min to 3 l / min can be provided.
  • a predetermined switching point or switching value for the charge air pressure p of eg 1, 4 bar can be provided to close the solenoid valve 20 in the first branch 4a and to open the solenoid valve 20 in the second branch line 4b.
  • a second fuel flow Q of about 3 l / min to 5 l / min may be provided.
  • the switching point can be triggered for example by the pressure switch.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of FIG. 6, in which a total of four solenoid valves 20 and four throttle valves 21 are arranged in four branch lines of the fuel line. Each of the branch lines of the fuel line 4 can provide a predeterminable volume flow Q of the second fuel.
  • 9 shows, by way of example, the profile of the volume flow Q of the second fuel as a function of the charge air pressure p in an arrangement according to FIG. 8.
  • Switching values S1, S2, S3 are specified for the charge air pressure p, at which the volume flow Q is reached by a predefinable volume flow value Q1, Q2, Q3 is increased. This can be done by a corresponding control of the solenoid valves 20 in the branch lines of the fuel line 4.
  • FIG. 10 shows, by way of example, a motor vehicle 23 in the form of an omnibus, which is equipped with a proposed internal combustion engine 1 according to FIG. 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Brennkraftmaschine (1), insbesondere Dieselmotor, mit wenigstens einem Brennraum (2), der mit einer Luftzufuhrleitung (3) zum Einbringen einer Ladeluft in den Brennraum (2) verbunden ist, wobei in den wenigstens einen Brennraum (2) ein erster Brennstoff durch eine dem Brennraum (2) zugeordnete Brennstoffdosiereinrichtung oder durch die Luftzufuhrleitung (3) einbringbar ist, wobei zum Einbringen eines zweiten Brennstoffs - insbesondere Wasserstoff - in den wenigstens einen Brennraum (2) eine Brennstoffleitung (4) vorgesehen ist, die insbesondere in die Luftzufuhrleitung (3) mündet, wobei die Brennstoffleitung (4) mit einer Dosiervorrichtung (5) zum Einstellen eines Volumenstroms (Q) des zweiten Brennstoffs abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist, wobei an der Luftzufuhrleitung (3) ein Ladedrucksensor (6) zum Erfassen eines Ladeluftdrucks (p) als Betriebsparameter angeordnet ist, wobei durch die Dosiervorrichtung (5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs mit ansteigendem Ladeluftdruck (p) abhängig vom Ladeluftdruck (p) erhöhbar ist.

Description

Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit wenigstens einem Brennraum, der mit einer Luftzufuhrleitung zum Einbringen einer Ladeluft in den Brennraum verbunden ist, wobei in den wenigstens einen Brennraum ein erster Brennstoff durch eine dem Brennraum zugeordnete Brennstoffdosiereinrichtung oder durch die Luftzufuhrleitung einbringbar ist, wobei zum Einbringen eines zweiten Brennstoffs - insbesondere Wasserstoff - in den wenigstens einen Brennraum eine Brennstoff leitung vorgesehen ist, die insbesondere in die Luftzufuhrleitung mündet, wobei die Brennstoffleitung mit einer Dosiervorrichtung zum Einstellen eines Volumenstroms des zweiten Brennstoffs abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ausgestattet ist, wobei an der Luftzufuhrleitung ein Ladedrucksensor zum Erfassen eines Ladeluftdrucks als Betriebsparameter angeordnet ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
Brennkraftmaschinen, die mit zwei unterschiedlichen Brennstoffen betrieben werden können, sind im Stand der Technik bereits bekannt und werden unter anderem in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dabei kann es sich um Dieselmotoren handeln, bei denen Diesel als erster Brennstoff über den Brennräumen zugeordnete Brennstoffdosiereinrichtungen (z.B. Einspritzdüsen) in die Brennräume eingebracht wird, und bei denen ein zweiter Brennstoff (z.B. Knallgas oder Wasserstoff) in die Luftzufuhrleitung des Dieselmotors eingebracht und somit der Ladeluft beigemischt wird. Insbesondere die Beimengung von Wasserstoff hat dabei vorteilhafte Auswirkungen. So kann dadurch die Verbrennung verbessert und der Zündverzug gesenkt werden, indem durch den beigemengten Wasserstoff die Selbstzündung und die Verbrennung des Dieselkraftstoffes verbessert werden kann. In weiterer Folge kann ein geringerer Kraftstoffverbrauch und ein geringerer Ausstoß von unverbranntem Brennstoff sowie von Partikel- und Kohlenstoffmonoxid-Emissionen erreicht werden.
Herkömmliche mit " zwei unterschiedlichen Brennstoffen betriebene Brennkraftmaschinen sind jedoch kompliziert aufgebaut und weisen dementsprechend eine hohe Komplexität auf.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Brennkraftmaschine sowie ein entsprechend verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben. Insbesondere soll eine besonders einfach Brennkraftmaschine und ein besonders einfaches Verfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist also vorgesehen, dass durch die Dosiervorrichtung der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs mit ansteigendem Ladeluftdruck abhängig vom Ladeluftdruck erhöhbar ist.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Brennkraftmaschinen, die eine Vielzahl von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine auswerten, um eine geeignete Menge des zweiten Brennstoffs zu ermitteln, genügt es bei einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine, lediglich den Ladeluftdruck auszuwerten und abhängig davon den Volumenstrom des zweiten Brennstoffs einzustellen.
Darüber hinaus geht es bei der vorliegenden Erfindung nicht um den vollständigen Ersatz des ersten Brennstoffs durch den zweiten Brennstoff, sondern lediglich um das Anreichern eines sich in den Brennräumen bildenden Brennstoff-Luft-Gemischs mit dem zweiten Brennstoff in nur verhältnismäßig geringen Mengen. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass der Ladeluft der Brennkraftmaschine der zweite Brennstoff über die Luftzufuhrleitung in geringen Mengen beigemischt wird. Generell kann natürlich auch vorgesehen sein, den zweiten Brennstoff beispielsweise in unmittelbarer Nähe der Zylinderköpfe einzudüsen oder direkt in die Brennräume der Brennkraftmaschine einzubringen. Bei einer mit einem Turbolader ausgestatteten Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, den zweiten Brennstoff vor und/oder nach dem Turbolader einzubringen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Betriebsparameter über eine Signalleitung an eine Steuervorrichtung meldbar ist, wobei die Dosiervorrichtung zum Einstellen des Volumenstroms des zweiten Brennstoffs von der Steuervorrichtung über eine Steuerleitung ansteuerbar ist.
Als von der Steuervorrichtung auszuwertende Betriebsparameter kann neben dem Ladeluftdruck beispielsweise auch das Ausgangssignal einer Leistungssteuervorrichtung für die Brennkraftmaschine (z.B. Gaspedal oder Tempomat) herangezogen werden. Die jeweiligen Betriebsparameter können dabei über entsprechende Sensoren oder auch über eine gegebenenfalls vorhandene Motorsteuerung erfasst und über entsprechende Signalleitungen an die Steuervorrichtung gemeldet werden. Abhängig von den jeweils zu berücksichtigenden Betriebsparametern kann in weiterer Folge die Steuervorrichtung über eine Steuerleitung die Dosiervorrichtung ansteuern, sodass diese den Volumenstrom des zweiten Brennstoffs entsprechend einstellt.
Eine besondere Ausführungsvariante sieht vor, dass der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs durch die Dosiervorrichtung im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck erhöhbar ist. Die Dosiervorrichtung kann dabei ein Proportionalventil umfassen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Dosiervorrichtung einen Massendurchflussregler umfasst, der den Volumenstrom des zweiten Brennstoffs erfasst und durch den der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs auf einen jeweiligen Sollwert nachführbar ist. Durch das Erfassen des jeweils aktuellen Volumenstroms des zweiten Brennstoffs und das Nachführen auf den jeweiligen Sollwert kann somit eine Regelung erzielt werden, die auch Abweichungen im Volumenstrom, beispielsweise bedingt durch Temperaturschwankungen, berücksichtigen kann. Der Massendurchflussregler kann dabei den tatsächlichen Gasdurchfluss bzw. Volumenstrom messen und nach einem Soll-Istwert-Vergleich z.B. durch die Steuervorrichtung den Volumenstrom auf den jeweils errechneten Sollwert nachregeln. Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Schaltwert für den Ladeluftdruck vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung bei Überschreiten des Schaltwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert erhöhbar ist. Hierbei kann also eine stufenartige Erhöhung des Volumenstroms des zweiten Brennstoffs erzielt werden.
Bei einer konstruktiv besonders einfachen Variante der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine kann die Dosiervorrichtung Magnetventile mit nachgeschalteten Drosselventilen umfassen, die jeweils einen vorgebbaren Volumenstrom bereitstellen können. Zweckmäßigerweise umfasst dafür die Brennstoffleitung Zweigleitungen, in denen jeweils ein Magnetventil mit nachgeschaltetem Drosselventil angeordnet ist. Ein Drosselventil kann dabei als einfache Querschnittsverengung der jeweiligen Zweigleitung ausgebildet sein. Generell kann vorgesehen sein, dass ein Maximalwert für den Volumenstrom des zweiten Brennstoffs vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs maximal bis zum Maximalwert erhöhbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Maximalwert etwa 1 l/min bis 10 l/min, vorzugsweise maximal 7 l/min, beträgt. Dies stellt zum einen eine einfache Sicherheitsmaßnahme dar, um kritische Betriebszustände der Brennkraftmaschine auszuschließen. So könnten bei einer Wasserstoffeindüsung mit einem Volumenstrom über dem Maximalwert beispielsweise Bauteile der Brennkraftmaschine aufgrund zu hoher Temperaturen beschädigt werden oder die Explosionsgrenze in der Luftzufuhrleitung erreicht werden. Zum anderen kann vorgesehen sein, dass der zweite Brennstoff nur der Anreicherung dient und keinen Ersatz des ersten Brennstoffs darstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Schwellwert für den Ladeluftdruck vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung bei Überschreiten des Schwellwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs reduzierbar ist, vorzugsweise abhängig vom Ladeluftdruck. Dabei kann vorzugsweise der Schwellwert in einem Bereich von etwa 1 ,3 bar bis 1 ,7 bar, vorzugsweise von etwa 1 ,35 bar bis 1 ,6 bar, besonders bevorzugt bei im Wesentlichen 1 ,4 bar, liegen. Es kann also vorgesehen sein, dass bei einem Überschreiten des Schwellwerts für den Ladeluftdruck bei einem noch weiter ansteigenden Ladeluftdruck der Volumenstrom wiederum reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn vorgesehen ist, dass bei Überschreiten des Schwellwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs durch die Dosiervorrichtung im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck reduzierbar ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bei Überschreiten des Schwellwerts wenigstens ein Schaltwert für den Ladeluftdruck vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung bei Überschreiten des Schaltwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert reduzierbar ist.
Zusätzlich zur Einstellung des Volumenstroms des zweiten Brennstoffs abhängig vom Ladeluftdruck kann eine Leistungssteuervorrichtung für die Brennkraftmaschine - vorzugsweise ein Gaspedal - vorgesehen sein, wobei durch die Dosiervorrichtung der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs abhängig von einem Ausgangssignal der Leistungssteuervorrichtung als weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine einstellbar ist. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zum Ladeluftdruck auch die Stellung des Gaspedals herangezogen wird, um den Volumenstrom des zweiten Brennstoffs einzustellen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Volumenstrom bei Leerlauf 0 l/min beträgt und dass das Einbringen des zweiten Brennstoffs mit dem Gaspedal aktiviert wird. Nach Aktivierung kann der Volumenstrom so lange konstant gehalten werden bzw. sich proportional mit der Gaspedalstellung ändern bis ein Druckschalter oder die Steuervorrichtung dessen Abschaltung veranlasst bzw. die Steuerung oder Regelung des Volumenstroms übernimmt. Die Aktivierung des Einbringens des zweiten Brennstoffs kann generell auch mit Hilfe eines Abstandssensors oder Näherungsschalters erfolgen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffleitung mit einem Brennstofftank verbunden ist, in dem der zweite Brennstoff - vorzugsweise in verdichteter Form - enthalten ist. Beim Brennstofftank kann es sich dabei z.B. um eine oder mehrere entsprechend normgerecht geprüfte Gasflasche handeln. Dabei kann vorgesehen sein, dass der zweite Brennstoff im Wesentlichen reiner Wasserstoff ist. Vorzugsweise kann es sich also beim Brennstofftank um eine Gasflasche handeln, in der als zweiter Brennstoff im Wesentlichen reiner Wasserstoff mit einem Druck von ca. 200 bar bis 350 bar vorhanden ist. Der zu verwendende Wasserstoff kann dabei grundsätzlich in verschiedenen Reinheitsgraden wie beispielsweise technisch, rein, reinst oder Analysenrein (p.a.) vorliegen.
Schutz wird gemäß Anspruch 15 auch für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Omnibus oder Lastkraftwagen, mit einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine begehrt. Grundsätzlich kann eine vorgeschlagene Brennkraftmaschine beispielsweise auch bei Schiffen, Generatoren, Baumaschinen oder Flugzeugen verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 16 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorzugsweise kann also vorgesehen sein, dass der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck erhöht wird. Besonders vorteilhaft ist jene Ausführung, bei der der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs erfasst und auf einen jeweiligen Sollwert nachgeführt wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Schaltwert für den Ladeluftdruck vorgebbar ist, wobei bei Überschreiten des Schaltwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert erhöht wird.
Generell kann vorgesehen sein, dass ein Maximalwert für den Volumenstrom des zweiten Brennstoffs vorgebbar ist, wobei der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs maximal bis zum Maximalwert erhöht wird, wobei vorzugsweise der Maximalwert etwa 1 l/min bis 10 l/min, besonders bevorzugt maximal 7 l/min, beträgt.
In einer besonderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass ein Schwellwert für den Ladeluftdruck vorgebbar ist, wobei bei Überschreiten des Schwellwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs reduziert wird, vorzugsweise abhängig vom Ladeluftdruck. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schwellwert in einem Bereich von etwa 1 ,3 bar bis 1 ,7 bar, vorzugsweise von etwa 1 ,35 bar bis 1 ,6 bar, besonders bevorzugt bei im Wesentlichen 1 ,4 bar, liegt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass bei Überschreiten des Schwellwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck reduziert wird.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bei Überschreiten des Schwellwerts wenigstens ein Schaltwert für den Ladeluftdruck vorgebbar ist, wobei bei Überschreiten des Schaltwerts der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert reduziert wird.
Generell kann auch vorgesehen sein, dass eine Leistungssteuervorrichtung für die Brennkraftmaschine - vorzugsweise ein Gaspedal - vorgesehen ist, wobei der Volumenstrom des zweiten Brennstoffs abhängig von einem Ausgangssignal der Leistungssteuervorrichtung als weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert, dabei zeigt bzw. zeigen: schematisches Blockschaltbild einer vorgeschlagenen
Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform mit einem
Proportionalventil als Dosiervorrichtung,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 mit einem Massendurchflussregler als Dosiervorrichtung,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens, Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen
Brennkraftmaschine
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen
Brennkraftmaschine Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 mit Magnetventilen als
Dosiervorrichtung,
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens und Fig. 10 ein Kraftfahrzeug mit einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine.
Die Druckangaben in den folgenden Beispielen sind in bar absolut angegeben.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaubild einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Brennräumen 2. Die Brennräume 2 sind mit einer Luftzufuhrleitung 3 verbunden, die ein Einlassrohr 3a und einen Einlasskrümmer 3b umfasst. An der Luftzufuhrleitung 3 ist ein Ladedrucksensor 6 angeordnet, der den Ladeluftdruck p erfasst und über eine Signalleitung 7 an eine Steuervorrichtung 8 meldet. Bei der Brennkraftmaschine 1 kann es sich beispielsweise um einen Dieselmotor handeln, in dessen Brennräume 2 Diesel als erster Brennstoff über entsprechende Einspritzdüsen eingebracht wird. Es ist aber auch denkbar, dass es sich bei der Brennkraftmaschine 1 um einen fremdgezündeten Ottomotor handelt, bei dem über die Luftzufuhrleitung 3 ein Gemisch aus Luft und erstem Brennstoff (z.B. Benzin) in die Brennräume 2 eingebracht wird und dort mittels einer Zündvorrichtung, wie beispielsweise einer Zündkerze, zur Zündung gebracht wird.
In die Luftzufuhrleitung 3 mündet eine Brennstoffleitung 4, über die ein zweiter Brennstoff der Ladeluft beigemengt werden kann. Im gezeigten Beispiel handelt es sich beim zweiten Brennstoff um im Wesentlichen reinen Wasserstoff, der in einem als Gasflasche ausgebildeten Brennstofftank 11 unter Druck gelagert ist. Die Gasflasche ist im gezeigten Beispiel eine herkömmliche, normgerecht geprüfte Gasflasche, wie sie von Gaslieferanten bereitgestellt werden. Der Wasserstoff kann in der Gasflasche einen Druck von etwa 200 bar bis 350 bar aufweisen. Obwohl als Wasserstoff quelle grundsätzlich auch beispielsweise Elektrolysezellen einsetzbar sind, werden Gasflaschen aufgrund einer deutlich höheren Betriebssicherheit bevorzugt.
Um eine Ansammlung von Wasserstoff zu vermeiden, sind alle Gas abführenden Sicherheitsarmaturen und alle Boxen mit ausreichenden Entlüftungsleitungen/- öffnungen versehen. Insbesondere ist zur vollständigen Abschaltung des Systems ein Notabschaltventil 15 in der Brennstoffleitung 4 vorgesehen. Um einen Gasflaschenwechsel zu erleichtern, ist darüber hinaus ein Entlastungsventil 14 vorgesehen. Ein ebenso in der Brennstoffleitung 4 vorgesehenes Sicherheitsventil 13 dient dazu, eine infolge von zu hoher Temperatur (z.B. aufgrund eines Fahrzeugbrands) resultierende Druckerhöhung in der Gasflasche zu senken, indem die gesamte Gasflasche über das Sicherheitsventil 13 ausgelassen werden kann.
Zusätzlich ist in der Brennstoffleitung 4 ein Satz Gasarmaturen 12 vorgesehen, über die der verdichtete Wasserstoff auf einen niedrigeren Druck entspannt werden kann. Durch die in der Brennstoffleitung 4 nachgeschaltete Dosiervorrichtung 5 kann in weiterer Folge der Wasserstoff in der gewünschten Dosierung in die Luftzufuhrleitung 3 eingedüst werden. Die Ansteuerung der Dosiervorrichtung 5 erfolgt im gezeigten Beispiel durch die Steuervorrichtung 8 über eine Steuerleitung 9. Durch die Dosiervorrichtung 5 kann der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs bzw. Wasserstoffs mit ansteigendem Ladeluftdruck p abhängig vom Ladeluftdruck p erhöht werden.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform gemäß Fig. 1 , bei der die Dosiervorrichtung 5 als ein Proportionalventil ausgebildet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die in der Brennstoffleitung 4 angeordneten Sicherheits- und Entlastungsventile 13, 14 nicht dargestellt. Der Satz Gasarmaturen 12 ist in dieser Darstellung jedoch detaillierter abgebildet. So umfassen die Gasarmaturen 12 in diesem Beispiel einen Vordruckregler 16 sowie einen Nachdruckregler 17. Mit Hilfe des Vordruckreglers 16 kann der Flaschendruck des als Gasflasche ausgebildeten Brennstofftanks 11 von etwa 200 bar bis 350 bar auf ca. 8 bar bis 26 bar reduziert werden. Anschließend kann mit dem nachgeschalteten Nachdruckregler 17 dieser Vordruck auf beispielsweise maximal etwa 2 bar bis 10 bar, vorzugsweise etwa 4 bar, abgesenkt werden. Mit Hilfe der zwei in Reihe geschalteten Druckregler 16, 17 können Druckschwankungen, welche in Folge des abnehmenden Flaschendruckes hervorgerufen werden, kompensiert werden. Die entsprechenden Betriebsdrücke vor und nach Vordruckregler 16 und Nachdruckregler 17 können über in der Brennstoff leitung 4 angeordnete Manometer 18 überprüft werden. Zur Unterstützung der Betriebssicherheit ist darüber hinaus eine Flammenrückschlagsicherung 19 in der Brennstoffleitung 4 angeordnet. Die Flammenrückschlagsicherung 19 kann dabei ein Gasrücktrittsventil, eine Flammensperre sowie eine thermische Nachströmsperre umfassen.
Bei der Dosiervorrichtung 5 handelt es sich im gezeigten Beispiel um ein Proportionalventil, welches in Abhängigkeit des Ladeluftdrucks p den Gasdurchfluss bzw. Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs regelt. Dazu kann das Ausgangssignal des Ladedrucksensors 6 (z.B. 0 - 5 Volt oder z.B. 4 - 20 mA) verwendet werden. Im gezeigten Beispiel wird das Ausgangssignal des Ladedrucksensors 6 über eine Signalleitung 7 an die Steuervorrichtung 8 gemeldet, woraufhin die Steuervorrichtung 8 über eine Steuerleitung 9 die als Proportionalventil ausgebildete Dosiervorrichtung 5 ansteuert. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Ausgangssignal des Ladedrucksensors 6 direkt an das Proportionalventil zu dessen Ansteuerung gemeldet wird.
Generell kann vorgesehen sein, dass eine Kalibrierung für den geringsten Gasdurchfluss bzw. Volumenstrom Q im Leerlaufbetrieb und für den maximalen Gasdurchfluss bzw. Volumenstrom Q bei Volllast der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt wird. Zur Messung des Volumenstroms Q des zweiten Brennstoffs - z.B. bei der Kalibrierung einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 - kann beispielsweise ein thermischer Massendurchflussmesser verwendet werden.
Fig. 3 zeigt den Verlauf des Volumenstroms Q des zweiten Brennstoffs abhängig vom Ladeluftdruck p bei einer Anordnung gemäß Fig. 2. In diesem Beispiel erfolgt mit einem ansteigenden Ladeluftdruck p eine proportionale Erhöhung des Volumenstroms Q des zweiten Brennstoffs. Der Anstieg des Volumenstroms Q erfolgt hierbei linear. Durch Veränderung von Parametern in der Steuervorrichtung 8 kann der Verlauf des Volumenstroms Q jedoch auch andere Kurvenformen aufweisen und insbesondere individuell angepasst werden.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 2, bei der die Dosiervorrichtung 5 als Massendurchflussregler ausgebildet ist. Der Massendurchflussregler regelt dabei in Abhängigkeit der Steuervorrichtung 8 und der jeweiligen Programmierung den Wasserstoffdurchfluss bzw. Volumenstrom Q des als zweiten Brennstoff vorgesehen Wasserstoffs. Insbesondere wird dabei der Volumenstrom Q in Abhängigkeit des Ladeluftdrucks p geregelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Massendurchflussregler den jeweils aktuellen Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs erfasst und auf einen jeweiligen Sollwert, der von der Steuervorrichtung 8 vorgegeben werden kann, nachführt. Dadurch können insbesondere Schwankungen des Volumenstroms Q, beispielsweise infolge von Temperaturänderungen, ausgeglichen werden.
Eine vorgeschlagene Brennkraftmaschine 1 kann zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Darin können Anzeigen in Form von Signallampen (z.B. LEDs) vorgesehen sein, die dem Fahrer des Kraftfahrzeugs anzeigen, ob eine Zufuhr des zweiten Brennstoffs erfolgt. So kann generell vorgesehen sein, dass eine Zufuhr des zweiten Brennstoffs erst nach Erfüllung der folgenden Bedingungen erfolgt:
- ein Hauptschalter zur Aktivierung des Systems für die Zufuhr des zweiten Brennstoffs wurde aktiviert;
- der Motor bzw. die Brennkraftmaschine 1 läuft;
- das Notabschaltventil 5 ist offen.
Das Notabschaltventil 15 kann dabei auch pneumatisch angesteuert werden, wenn ein Luftkreislauf zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das System zur Beimengung des zweiten Brennstoffs nur dann arbeitet, wenn der Druck eines Bremsen-Luftkreislaufs des Kraftfahrzeugs einen vorgebbaren Wert (z.B. 6 bar) erreicht hat. Es kann also vorgesehen sein, dass das System erst dann arbeitet, wenn das Kraftfahrzeug fahrbereit ist.
Generell können neben dem Ladeluftdruck p auch weitere Signale bzw. Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 für die Ansteuerung der Dosiervorrichtung 5 berücksichtigt werden. Dabei kann es sich um verschiedene analoge und/oder digitale Signale handeln, welche die Steuervorrichtung 8 entweder direkt von entsprechenden Sensoren und/oder indirekt von einer im Kraftfahrzeug bereits vorhandenen Motorsteuerung erfasst.
Zu den Signalen, welche die Steuervorrichtung 8 verarbeitet, können zählen:
- Ladeluftdruck p
- Atmosphärendruck (wichtig für Flugzeuge)
- Retarder Bremse (bei Lkw und Omnibussen) - Drosselklappe Injection Pump/Gaspedal-Stellung
- Motor Drehzahl
- Klopfsensoren
- Ladelufttemperatur
- Ladeluftfeuchte
- tatsächlicher Gasdurchfluss
- Motortemperatur
- Abgastemperatur
- Abgas Sauerstoffgehalt
- Motor in Betrieb
System Schalter (System ist jederzeit vom Fahrer frei zu- bzw. abschaltbar)
Shut Off Ventil bzw. Notabschaltventil 15 (z.B. elektrisch angesteuert)
Gas Leck Detektoren
Brandmelder (z.B. Thermoelemente)
ON BOARD DIAGNOSTIC (OBD) Anschluss
MIL Motorkontrollleuchte
Vordruck zur Erkennung von Lecks (Redundanz zu Leck Detektoren)
Nachdruck zur Erkennung von Lecks (Redundanz zu Leck Detektoren) und
Flaschenfüllstand
Zusätzlich können auch Anzeigen vorgesehen sein, durch die der Fahrer erkennen kann, bei welcher Fahrweise die größte Brennstoffeinsparung erzielt wird. Zur Erzielung einer hohen Brennstoffeinsparung kann vorgesehen sein, dass während der Einbringung des zweiten Brennstoffs die Brennkraftmaschine 1 in Bezug auf den ersten Brennstoff in einem Magerbetrieb betrieben wird, indem das Verhältnis von Luft zu erstem Brennstoff (z.B. Luft-Diesel-Verhältnis) entsprechend eingestellt wird. Dafür können auch zwei gesonderte Zufuhrleitungen für den ersten Brennstoff vorgesehen sein, wobei bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ausschließlich mit dem ersten Brennstoff die erste Zufuhrleitung verwendet wird und bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 während der Einbringung des zweiten Brennstoffs die zweite Zufuhrleitung verwendet wird, wodurch sich ein entsprechend verändertes Verhältnis von Luft zu erstem Brennstoff einstellt. Fig. 5 zeigt beispielhaft den Verlauf des Volumenstroms Q des zweiten Brennstoffs abhängig vom Ladeluftdruck p bei einer Anordnung gemäß Fig. 4. Hierbei wird der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs mit ansteigendem Ladeluftdruck p bis zu einem Schwellwert T des Ladeluftdrucks p auf einen Maximalwert M erhöht. Der Maximalwert M für den Volumenstrom Q ist dabei im gezeigten Beispiel auf etwa 7 l/min festgelegt. Bei Überschreiten des Schwellwerts T, der im gezeigten Beispiel bei etwa 1 ,5 bar Ladeluftdruck p liegt, wird der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs mit weiter ansteigendem Ladeluftdruck p wieder reduziert.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 in einem schematischen Blockschaltbild. Hierbei umfasst die Dosiervorrichtung 5 zwei Magnetventile 20 und zwei Drosselventile 21 , die in zwei Zweigleitungen 4a, 4b der Brennstoffleitung 4 angeordnet sind. Die beiden Magnetventile 20 werden dabei über Steuerleitungen 9 von der Steuervorrichtung 8 angesteuert. Als Eingangssignale erhält die Steuervorrichtung 8 in diesem Beispiel das Ausgangssignal eines als Druckschalter ausgebildeten Ladedrucksensors 6 und das Ausgangssignal einer Leistungssteuervorrichtung 10 für die Brennkraftmaschine 1 in Form eines Gaspedals über entsprechende Signalleitungen 7. Die Steuervorrichtung 8 ist in diesem Beispiel besonders einfach ausgeführt und umfasst zwei Relais 22, die entsprechend konfiguriert sind, dass bei vorgebbaren Schaltpunkten entweder das Magnetventil 20 in der ersten Zweigleitung 4a oder das Magnetventil 20 in der zweiten Zweigleitung 4b oder auch beide Magnetventile 20 angesteuert werden. Jede Zweigleitung 4a, 4b kann dabei entsprechend der Konfiguration der Drosselventile 21 , die z.B. als Querschnittsverengungen ausgebildet sind, einen jeweils vorgebbaren Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs bereitstellen. Damit lässt sich der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs in diskreten Schritten einstellen. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 in einem schematischen Blockschaltbild. Hierbei umfasst der Satz Gasarmaturen 12 lediglich einen Vordruckregler 16, durch den der Flaschendruck des als Gasflasche ausgebildeten Brennstofftanks 11 von etwa 200 bar bis 350 bar auf ca. 8 bar bis 26 bar reduziert werden kann. Die Dosiervorrichtung 5 umfasst in diesem Beispiel zwei Nachdruckregler 17a, 17b und zwei Magnetventile 20, die in zwei Zweigleitungen 4a, 4b der Brennstoffleitung 4 angeordnet sind. Die beiden Magnetventile 20 werden dabei über Steuerleitungen 9 von der Steuervorrichtung 8 angesteuert. Als Eingangssignale erhält die Steuervorrichtung 8 in diesem Beispiel das Ausgangssignal eines als Druckschalter ausgebildeten Ladedrucksensors 6 und das Ausgangssignal einer Leistungssteuervorrichtung 10 für die Brennkraftmaschine 1 in Form eines Gaspedals über entsprechende Signalleitungen 7. Die Steuervorrichtung 8 ist besonders einfach ausgeführt und umfasst zwei Relais 22, die entsprechend konfiguriert sind, dass bei vorgebbaren Schaltpunkten entweder das Magnetventil 20 in der ersten Zweigleitung 4a oder das Magnetventil 20 in der zweiten Zweigleitung 4b oder auch beide Magnetventile 20 angesteuert werden. Durch die Nachdruckregler 17a, 17b lassen sich für die beiden Zweigleitungen 4a, 4b unterschiedliche Arbeitsdrücke für den zweiten Brennstoff einstellen, sodass jede Zweigleitung 4a, 4b entsprechend dem jeweils eingestellten Arbeitsdruck bei Öffnung des jeweiligen Magnetventils 20 einen bestimmten Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs bereitstellen kann. Damit lässt sich der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs, in Abhängigkeit des variabel verstellbaren Arbeitsdruckes, in diskreten Schritten einstellen. Mit anderen Worten wird der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs bei diesem Ausführungsbeispiel im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 nicht durch Drosselventile 21 mit unterschiedlichen Querschnitten eingestellt, sondern indem der zweite Brennstoff in den beiden Zweigleitungen 4a, 4b mit unterschiedlichen Drücken anliegt.
Das Einstellen der Nachdruckregler 17a, 17b und somit der Arbeitsdrücke in den Zweigleitungen 4a, 4b kann dabei manuell oder automatisiert mittels Steuervorrichtung 8 erfolgen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch den Nachdruckregler 17a in der ersten Zweigleitung 4a ein Arbeitsdruck für den zweiten Brennstoff von etwa 1 ,7 bar und durch den Nachdruckregler 17b in der zweiten Zweigleitung 4b ein Arbeitsdruck für den zweiten Brennstoff von etwa 2 bar bereitgestellt wird. Bei Öffnung der jeweiligen Magnetventile 20 in den Zweigleitungen 4a, 4b ergeben sich dadurch unterschiedliche Volumenströme Q in Abhängigkeit vom jeweils vorherrschenden Arbeitsdruck des zweiten Brennstoffs. Für die Bestimmung der Schaltpunkte bei Brennkraftmaschinen 1 gemäß Fig. 6 und Fig. 7 können von der Steuervorrichtung 8 die Ausgangssignale von Ladedrucksensor 6 bzw. Druckschalter sowie von Leistungssteuervorrichtung 10 bzw. Gaspedal ausgewertet werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Druckschalter bei einem Druckanstieg des Ladeluftdrucks p von etwa 0,4 bar über eine Signalleitung 7 ein Ausgangssignal an die Steuervorrichtung 8 meldet. Weiters kann vorgesehen sein, dass das Gaspedal mit einem Sensor ausgestattet ist, der die Stellung des Gaspedals erfasst und über eine Signalleitung 7 an die Steuervorrichtung 8 meldet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung 8 bei einer Stellung des Gaspedals, die einer Halblast der Brennkraftmaschine 1 entspricht, sowie bei einem Ausgangssignal des Druckschalters, der einem Ladeluftdruckanstieg von 0,4 bar entspricht, eines der beiden Magnetventile 20 oder auch beide Magnetventile 20 ansteuert.
Beispielsweise kann mit Bezug auf Fig. 7 vorgesehen sein, dass bis zu einem Ladeluftdruck p von etwa 1 ,4 bar und/oder einer Gaspedalstellung, die maximal einer Halblast der Brennkraftmaschine 1 entspricht, das Magnetventil 20 in der ersten Zweigleitung 4a geöffnet wird, in der der zweite Brennstoff mit einem Arbeitsdruck von etwa 1 ,7 bar anliegt. Dadurch kann beispielsweise ein Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs von etwa 2 l/min bis 3 l/min bereitgestellt werden. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Schaltpunktes bzw. Schaltwerts für den Ladeluftdruck p von z.B. 1 ,4 bar kann vorgesehen sein, das Magnetventil 20 in der ersten Zweigleitung 4a zu schließen und das Magnetventil 20 in der zweiten Zweigleitung 4b zu öffnen. Wenn in der zweiten Zweigleitung 4b der zweite Brennstoff mit einem Arbeitsdruck von etwa 2 bar anliegt, kann beispielsweise ein Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs von etwa 3 l/min bis 5 l/min bereitgestellt werden. Der Schaltpunkt kann beispielsweise durch den Druckschalter ausgelöst werden. Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6, bei dem insgesamt vier Magnetventile 20 und vier Drosselventile 21 in vier Zweigleitungen der Brennstoffleitung angeordnet sind. Jede der Zweigleitungen der Brennstoffleitung 4 kann dabei einen vorgebbaren Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs bereitstellen. Fig. 9 zeigt beispielhaft den Verlauf des Volumenstroms Q des zweiten Brennstoffs abhängig vom Ladeluftdruck p bei einer Anordnung gemäß Fig. 8. Dabei sind Schaltwerte S1 , S2, S3 für den Ladeluftdruck p vorgegeben, bei deren Erreichen der Volumenstrom Q um jeweils einen vorgebbaren Volumenstromwert Q1 , Q2, Q3 erhöht wird. Dies kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Magnetventile 20 in den Zweigleitungen der Brennstoffleitung 4 erfolgen.
Bei Ladeluftdruckwerten höher einem vorgebbaren Schwellwert T sind weitere Schaltwerte S4, S5 vorgegeben, bei deren Erreichen der Volumenstrom Q des zweiten Brennstoffs um die vorgebbaren Volumenstromwerte Q4, Q5 reduziert wird. Dies kann wiederum durch eine entsprechende Ansteuerung der Magnetventile 20 in den Zweigleitungen der Brennstoffleitung 4 erfolgen.
Fig. 10 zeigt beispielhaft ein Kraftfahrzeug 23 in Form eines Omnibusses, das mit einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine 1 gemäß Fig. 1 ausgestattet ist.

Claims

Patentansprüche:
Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere Dieselmotor, mit wenigstens einem Brennraum (2), der mit einer Luftzufuhrleitung (3) zum Einbringen einer Ladeluft in den Brennraum (2) verbunden ist, wobei in den wenigstens einen Brennraum (2) ein erster Brennstoff durch eine dem Brennraum (2) zugeordnete Brennstoffdosiereinrichtung oder durch die Luftzufuhrleitung (3) einbringbar ist, wobei zum Einbringen eines zweiten Brennstoffs - insbesondere Wasserstoff - in den wenigstens einen Brennraum
(2) eine Brennstoffleitung (4) vorgesehen ist, die insbesondere in die Luftzufuhrleitung
(3) mündet, wobei die Brennstoffleitung
(4) mit einer Dosiervorrichtung (5) zum Einstellen eines Volumenstroms (Q) des zweiten Brennstoffs abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist, wobei an der Luftzufuhrleitung (3) ein Ladedrucksensor (6) zum Erfassen eines Ladeluftdrucks (p) als Betriebsparameter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Dosiervorrichtung (5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs mit ansteigendem Ladeluftdruck (p) abhängig vom Ladeluftdruck (p) erhöhbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebsparameter über eine Signalleitung (7) an eine Steuervorrichtung (8) meldbar ist, wobei die Dosiervorrichtung (5) zum Einstellen des Volumenstroms (Q) des zweiten Brennstoffs von der Steuervorrichtung (8) über eine Steuerleitung (9) ansteuerbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs durch die Dosiervorrichtung (5) im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck (p) erhöhbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (5) einen Massendurchflussregler umfasst, der den Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs erfasst und durch den der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs auf einen jeweiligen Sollwert nachführbar ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schaltwert (S1 , S2, S3) für den Ladeluftdruck (p) vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung (5) bei Überschreiten des Schaltwerts (S1 , S2, S3) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren
Volumenstromwert (Q1 , Q2, Q3) erhöhbar ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximalwert (M) für den Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung (5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs maximal bis zum Maximalwert (M) erhöhbar ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert (M) etwa 1 l/min bis 10 l/min, vorzugsweise maximal 7 l/min, beträgt.
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellwert (T) für den Ladeluftdruck (p) vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung (5) bei Überschreiten des Schwellwerts (T) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs reduzierbar ist, vorzugsweise abhängig vom Ladeluftdruck (p).
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (T) in einem Bereich von etwa 1 ,3 bar bis 1 ,7 bar, vorzugsweise von etwa 1 ,35 bar bis 1 ,6 bar, besonders bevorzugt bei im Wesentlichen 1 ,4 bar, liegt.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Schwellwerts (T) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs durch die Dosiervorrichtung (5) im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck (p) reduzierbar ist.
1 1 . Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Schwellwerts (T) wenigstens ein Schaltwert (S4, S5) für den Ladeluftdruck (p) vorgebbar ist, wobei durch die Dosiervorrichtung (5) bei Überschreiten des Schaltwerts (S4, S5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert (Q4, Q5) reduzierbar ist.
12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungssteuervorrichtung (10) für die Brennkraftmaschine (1 ) - vorzugsweise ein Gaspedal - vorgesehen ist, wobei durch die Dosiervorrichtung (5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs abhängig von einem Ausgangssignal der Leistungssteuervorrichtung (10) als weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1 ) einstellbar ist.
13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffleitung (4) mit einem Brennstofftank (1 1 ) verbunden ist, in dem der zweite Brennstoff - vorzugsweise in verdichteter Form - enthalten ist.
14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Brennstoff im Wesentlichen reiner Wasserstoff ist.
15. Kraftfahrzeug, insbesondere Omnibus oder Lastkraftwagen, mit einer Brennkraftmaschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit wenigstens einem Brennraum (2), der mit einer Luftzufuhrleitung (3) zum Einbringen einer Ladeluft in den Brennraum (2) verbunden ist, wobei in den wenigstens einen Brennraum (2) ein erster Brennstoff durch eine dem Brennraum (2) zugeordnete Brennstoffdosiereinrichtung oder durch die Luftzufuhrleitung (3) eingebracht wird, wobei zum Einbringen eines zweiten Brennstoffs - insbesondere Wasserstoff - in den wenigstens einen Brennraum (2) eine Brennstoffleitung (4) vorgesehen ist, die insbesondere in die Luftzufuhrleitung (3) mündet, wobei die Brennstoffleitung (4) mit einer Dosiervorrichtung (5) zum Einstellen eines Volumenstroms (Q) des zweiten Brennstoffs abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1 ) ausgestattet ist, wobei ein Ladeluftdruck (p) in der Luftzufuhrleitung (3) als Betriebsparameter erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Dosiervorrichtung (5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs mit ansteigendem Ladeluftdruck (p) abhängig vom Ladeluftdruck (p) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck (p) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs erfasst und auf einen jeweiligen Sollwert nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schaltwert (S1 , S2, S3) für den Ladeluftdruck (p) vorgebbar ist, wobei bei Überschreiten des Schaltwerts (S1 , S2, S3) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert (Q1 , Q2, Q3) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximalwert (M) für den Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs vorgebbar ist, wobei der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs maximal bis zum Maximalwert (M) erhöht wird, wobei vorzugsweise der Maximalwert (M) etwa 1 l/min bis 10 l/min, besonders bevorzugt maximal 7 l/min, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellwert (T) für den Ladeluftdruck (p) vorgebbar ist, wobei bei Überschreiten des Schwellwerts (T) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs reduziert wird, vorzugsweise abhängig vom Ladeluftdruck (p).
Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (T) in einem Bereich von etwa 1 ,3 bar bis 1 ,7 bar, vorzugsweise von etwa 1 ,35 bar bis 1 ,6 bar, besonders bevorzugt bei im Wesentlichen 1 ,4 bar, liegt. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Schwellwerts (T) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs im Wesentlichen proportional zum ansteigenden Ladeluftdruck (p) reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Schwellwerts (T) wenigstens ein Schaltwert (S4, S5) für den Ladeluftdruck (p) vorgebbar ist, wobei bei Überschreiten des Schaltwerts (S4, S5) der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs um einen vorgebbaren Volumenstromwert (Q4, Q5) reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungssteuervorrichtung (10) für die Brennkraftmaschine - vorzugsweise ein Gaspedal - vorgesehen ist, wobei der Volumenstrom (Q) des zweiten Brennstoffs abhängig von einem Ausgangssignal der Leistungssteuervorrichtung (10) als weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (1 ) eingestellt wird.
PCT/EP2013/001674 2012-06-08 2013-06-07 Brennkraftmaschine WO2013182316A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2012902415A AU2012902415A0 (en) 2012-06-08 Distribution System for Gaseous Hydrogen-Fuelled Vehicles
AU2012902415 2012-06-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013182316A1 true WO2013182316A1 (de) 2013-12-12

Family

ID=48626399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/001674 WO2013182316A1 (de) 2012-06-08 2013-06-07 Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013182316A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016174514A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Ghp Ip Pty Ltd Hybrid fuel system
DE102016200490B4 (de) 2016-01-15 2018-05-30 Mtu Onsite Energy Gmbh Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine
US20180149096A1 (en) * 2015-04-27 2018-05-31 Ghp Ip Pty Ltd Hybrid fuel system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999045256A1 (en) * 1998-03-06 1999-09-10 Caterpillar Inc. Method for a controlled transition between operating modes of a dual fuel engine
US20020166515A1 (en) * 2000-02-11 2002-11-14 Richard Ancimer Method and apparatus for fuel injection into an internal combustion engine
WO2003081009A1 (en) * 2002-03-20 2003-10-02 Clean Air Partners, Inc. Dual fuel engine having multiple dedicated controllers connected by a broadband communications link
WO2004029438A1 (en) * 2002-09-24 2004-04-08 Engine Control Technology, Llc Methods and apparatus for operation of multiple fuel engines
WO2005064144A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-14 Kruger Ventures Pty Ltd Compression ignition engine improvements
WO2009103097A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-27 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Brennkraftmaschine
US20110166769A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Jeffrey Douglas Buechler Supplemental Vapor Fuel Injection System for Internal Combustion Engines
WO2011153069A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-08 Cummins Intellectual Properties, Inc. Control system for dual fuel engines

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999045256A1 (en) * 1998-03-06 1999-09-10 Caterpillar Inc. Method for a controlled transition between operating modes of a dual fuel engine
US20020166515A1 (en) * 2000-02-11 2002-11-14 Richard Ancimer Method and apparatus for fuel injection into an internal combustion engine
WO2003081009A1 (en) * 2002-03-20 2003-10-02 Clean Air Partners, Inc. Dual fuel engine having multiple dedicated controllers connected by a broadband communications link
WO2004029438A1 (en) * 2002-09-24 2004-04-08 Engine Control Technology, Llc Methods and apparatus for operation of multiple fuel engines
WO2005064144A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-14 Kruger Ventures Pty Ltd Compression ignition engine improvements
WO2009103097A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-27 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Brennkraftmaschine
US20110166769A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 Jeffrey Douglas Buechler Supplemental Vapor Fuel Injection System for Internal Combustion Engines
WO2011153069A1 (en) * 2010-06-01 2011-12-08 Cummins Intellectual Properties, Inc. Control system for dual fuel engines

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016174514A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Ghp Ip Pty Ltd Hybrid fuel system
CN107735557A (zh) * 2015-04-27 2018-02-23 环球水利发电知识产权私人有限公司 混合燃料系统
US20180149096A1 (en) * 2015-04-27 2018-05-31 Ghp Ip Pty Ltd Hybrid fuel system
EP3289203A4 (de) * 2015-04-27 2018-12-19 GHP IP Pty Ltd Hybridbrennstoffsystem
DE102016200490B4 (de) 2016-01-15 2018-05-30 Mtu Onsite Energy Gmbh Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3249201B1 (de) Vorrichtung für ein betreiben eines motors
DE102013201461A1 (de) Verfahren und System zur Motorsteuerung
EP3029301A1 (de) Verfahren und ein system zum betreiben von wenigstens einer funktionseinheit eines kraftfahrzeugs
DE10121609A1 (de) Steuereinrichtung und Verfahren zum Einstellen einer insbesondere nachrüstbaren Steuereinrichtung, mit welcher eine mit flüssigem Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine nach Umschaltung auf einen Betrieb mit gasförmigem Kraftstoff gesteuert wird
DE102017120838A1 (de) Automatisches kalibrierungssystem und verfahren für einen dualkraftstoff-verbrennungsmotor
WO2012080000A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum durchführen einer nullpunktadaption einer lambdasonde eines verbrennungsmotors
WO2013182316A1 (de) Brennkraftmaschine
EP1873378A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffsorte eines in einem Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine befindlichen Kraftstoffes und Kraftstoffversorgungssystem zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
DE102014209957A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
DE10215906A1 (de) Dosierventilüberwachung
DE102011076258A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE112011101688B4 (de) Kraftstoffversorgungsvorrichtung und Kraftstoffversorgungssteuerverfahren für einen Verbrennungsmotor
WO2014037096A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der einem zylinder einer brennkraftmaschine für einen arbeitstakt zuzuführenden menge eines gasförmigen kraftstoffs im mischbetrieb mit einem flüssigen kraftstoff
DE202016102762U1 (de) Vorrichtung für ein Betreiben eines Motors
DE102017130403A1 (de) Hybrides verbrennungssystem und verfahren dafür
DE102005055953A1 (de) Regeleinrichtung zur Regelung der Förderdauer eines Einspritzventils
DE102012222368A1 (de) Motorsteuergerät für einen Zündstrahlmotor und Verfahren zum Betrieb eines Zündstrahlmotors
DE102015225504A1 (de) Verfahren zur Fehlerkompensation einer Kraftstoffeinspritzmenge beim Betrieb einer Brennkraftmaschine
WO2011061062A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur einspritzung eines alternativen kraftstoffes
DE102012100115A1 (de) Gasgemischerkennungsmodul für Flüssiggas für Kraftfahrzeuge und zugehöriges Verfahren
WO2014166534A1 (de) Gasgemischerkennungsmodul für flüssiggas für kraftfahrzeuge
DE102018120975A1 (de) Verfahren zur Steuerung und Regelung der dieselmotorischen Verbrennung eines Dieselmotors
DE102016225031A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie Brennkraftmaschine
DE102020203887B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Steuergerät, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens, und Brennkraftmaschine mit einem solchen Steuergerät
EP2647813B1 (de) Vorrichtung zur Steuerung einer vollsequenziellen Gasanlage für Dieselmotoren insbesondere für Nutzfahrzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13728966

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 10/04/2015)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13728966

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1