WO2018108302A1 - Verfahren zum betreiben einer zum betrieb mit wenigstens zwei brennstoffen eingerichteten brennkraftmaschine, korrekturregeleinrichtung sowie brennkraftmaschine mit einer solchen korrekturregeleinrichtung - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer zum betrieb mit wenigstens zwei brennstoffen eingerichteten brennkraftmaschine, korrekturregeleinrichtung sowie brennkraftmaschine mit einer solchen korrekturregeleinrichtung Download PDF

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Tim SPÄDER
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine adapted for operation with at least two fuels, a correction control device and an internal combustion engine having such a correction control device.
  • Blend ignition deteriorated due to a too small amount of diesel.
  • the invention is based on the object, a method for operating a set up for operation with at least two fuels internal combustion engine, a
  • the object is achieved in particular by providing a method for operating a combustion engine equipped for operation with at least two fuels, wherein in a first operating state a first actual quantity of a first fuel supplied to at least one combustion chamber of the internal combustion engine is determined, a first desired quantity for the fuel first fuel is given, and wherein by means of a comparison of the first actual amount of the first fuel with the first set amount for the first fuel, a correction value is determined. It is a second actual amount of a second at least one combustion chamber of the
  • Properties such as an unknown calorific value, may have.
  • operating costs of the internal combustion engine can be reduced, since a potential for substitution of the first fuel by the second fuel can be optimally utilized.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a dual-fuel internal combustion engine. In the first operating state, the internal combustion engine is operated with the first and the second fuel.
  • the first actual amount of the first fuel is the combustion chamber in particular via a
  • the first actual amount of the first fuel is compared with the first target amount for the first
  • Fuel is preferably compared by forming a difference between the first actual amount and the first target amount.
  • the correction value preferably gives a difference value for a mass or volume of the second fuel, or for a combustion air-fuel ratio, also referred to as
  • Lambda value is called, at.
  • the first fuel used is a liquid fuel under normal conditions, that is to say at 25 ° C. and 1013 mbar, wherein a fuel which is gaseous under normal conditions is used as the second fuel.
  • the first fuel is an ignition oil, more preferably diesel or dimethyl ether.
  • the second fuel is a fuel which is gaseous under normal conditions.
  • Fuel gas is understood to mean flammable gases and gas mixtures.
  • the fuel gas is preferably natural gas, biogas, landfill gas, sewage gas, mine gas, product gas from the wood gasification, lean gas, special gas or any mixture thereof.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the first actual amount of the first fuel by adjusting the second actual amount of the second
  • Fuel is regulated.
  • a feedback mechanism is provided by which a change of the second actual quantity of the second fuel acts on the first actual quantity of the first fuel.
  • This feedback mechanism is preferably designed such that the first actual quantity is reduced when the second actual quantity is increased, wherein the first actual quantity is increased when the second actual quantity is reduced.
  • the regulation of the first actual quantity of the first fuel by setting the second actual quantity of the second fuel preferably takes place on a first, longer time scale.
  • the second actual quantity of the second fuel is supplied to the at least one combustion chamber of the internal combustion engine
  • Combustion air preferably upstream of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine, mixed. It can thus be realized in particular a mixture charging.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that a rotational speed of the internal combustion engine by adjusting the first actual amount of the first
  • Fuel is regulated.
  • the speed control is - as will be explained in more detail below - a feedback mechanism for the control of the first actual amount by adjusting the second actual amount of the second fuel. It is thereby almost a kind of superimposed controls on the one hand the speed and on the other hand, the first actual amount
  • the control of the speed of the internal combustion engine takes place on a second, shorter time scale, wherein the second, shorter time scale is shorter than the first, longer time scale, whereby the control of the speed of the internal combustion engine is performed faster than the control of the first actual amount of the first fuel ,
  • the first actual quantity of the first fuel is adjusted in particular such that the rotational speed of the internal combustion engine, which also depends on the second actual quantity of the second fuel, corresponds to a predetermined desired rotational speed of the internal combustion engine.
  • the first actual quantity of the first fuel is greater than the first setpoint quantity for the first fuel.
  • This state can result, for example, from the fact that the calorific value of the second fuel decreases, which leads to a decrease in the rotational speed of the internal combustion engine, whereupon a rotational speed controller increases the first actual quantity of the first fuel beyond the first target quantity by the predetermined target rotational speed again to reach.
  • the correction value is determined. Depending on the correction value is in this
  • Fuel - at first unchanged second Istmenge - to increase the speed of the Internal combustion engine which is in turn compensated by the speed controller by this lowers the first actual amount of the first fuel below the first target amount.
  • the then determined correction value in turn means that the second actual amount of the second fuel is reduced, whereupon in turn decreases the speed of the internal combustion engine.
  • the speed controller then responds by raising the first actual quantity of the first fuel in order to adjust the speed to the setpoint speed. This is in turn continued until the first actual quantity with the first target amount - at least within a predetermined tolerance limit - matches. Characterized in that the control of the speed of the internal combustion engine on the second time scale is performed faster than the control of the first actual amount of the first fuel on the first time scale, a total of a stable system is realized.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the first desired quantity for the first fuel in dependence on a desired torque of the internal combustion engine, and / or a rotational speed of the internal combustion engine, and / or certain environmental parameters of the internal combustion engine, and / or certain properties of the second fuel, and / or a knocking behavior of the internal combustion engine is specified.
  • a normal value for the first target amount for the first fuel by means of a map in dependence of the target torque and the speed of the
  • the normal value for the first setpoint quantity is preferably determined on a test bench under normal conditions for the specific environmental parameters, in particular at an ambient temperature of 25 ° C. and / or an ambient air pressure of 1013 mbar. For deviations of the determined environmental parameters from the normal conditions, a correction value for the specification of the first setpoint quantity is preferably taken into account.
  • Default value in the operation of the internal combustion engine at least one further correction value in the specification of the first target amount for the first fuel is taken into account. It is possible that further correction values are formed, which in the specification of the first target amount be considered for the first fuel. It can therefore be made in an advantageous manner a parameterization of variables which determine the first set amount for the first fuel.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that a second setpoint quantity for the second fuel is predetermined, preferably as a function of the setpoint torque of the internal combustion engine, the second setpoint quantity being determined by the second setpoint quantity in conjunction with the correction value.
  • the second setpoint quantity for the second fuel is preferably predefined by means of a characteristic map as a function of the setpoint torque.
  • the second target amount for the second fuel is preferably set in the same unit as the correction value.
  • the second actual quantity of the second fuel can be determined on the basis of the second setpoint quantity for the second fuel and the correction value.
  • the second setpoint is preferably given as the mass or volume of the second fuel, or as the combustion air-fuel ratio, and thus as the lambda value. If the correction value, as already explained, is given as the difference value for the mass or the volume of the second fuel or for the combustion air / fuel ratio, the second actual quantity can be determined in a simple manner by summing the second desired quantity and the correction value.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the internal combustion engine is operated in the first operating state with the first fuel and the second fuel when an operating point of the internal combustion engine, which in particular by the target torque of the internal combustion engine and the speed of the
  • Internal combustion engine is determined in a predetermined stationary
  • Dual-range map area is located.
  • the internal combustion engine is operated with the first and second fuels when a predetermined minimum speed and / or a predetermined operating temperature of the
  • the internal combustion engine is reached or exceeded. It is therefore possible, in particular, for the internal combustion engine to be operated in a second operating state only with the first fuel even in the stationary dual-fuel characteristic field range, if, for example after starting, the predetermined minimum rotational speed and / or the predetermined minimum torque
  • Operating state are defined when preferably the operating point is in the stationary dual-fuel map area.
  • the stationary dual-fuel characteristic field region is preferably located within a single-substance characteristic map of the internal combustion engine, which is spanned by at least two axles on which the-in particular instantaneous-rotational speed of the internal combustion engine and the nominal torque of the internal combustion engine are removed. If the operating point lies in the single-substance map, in particular outside the stationary binary map area, then
  • the internal combustion engine is preferably operated only with the first fuel.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the operating point in an operation of the internal combustion engine with the first and the second fuel for a predetermined time outside the predetermined stationary
  • Dual-range map area may lie.
  • the predetermined period of time is freely parameterizable. If the predetermined time period is exceeded and the specific operating point is still outside the stationary dual-fuel map area, the
  • Internal combustion engine preferably from the first operating state to the second
  • the object is also achieved, in particular, by providing a correction control device for regulating a fuel metering for an internal combustion engine set up for operation with at least two fuels.
  • the correction control device is set up to use a comparison of a first actual quantity of a first, at least one combustion chamber of the
  • the correction control means is arranged to a second actual amount of a second the at least one combustion chamber of the
  • Correction control device adapted to carry out a method according to one of the above described embodiments.
  • the advantages that have already been explained in connection with the method result.
  • the object is also achieved in particular by providing an internal combustion engine which is set up for operation with at least two fuels, wherein the
  • the method is preferably characterized by at least one method step, which is caused by at least one feature of a preferred embodiment according to the invention or of the correction control device and / or the internal combustion engine.
  • the correction control device and / or the internal combustion engine preferably draw / are characterized by at least one feature which is characterized by at least one step of a preferred embodiment of the invention
  • Embodiment of the method is conditional.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a
  • Figure 2 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Figure 3 is a schematic representation of certain states of
  • Figure 4 is a schematic representation of a map of the internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows schematically an embodiment of an internal combustion engine 1, which is adapted for operation with at least two fuels.
  • the internal combustion engine 1 has a correction control device 3.
  • a first actual quantity 5 of a first fuel supplied to at least one combustion chamber of the internal combustion engine 1 is determined in a first operating state. It is given a first target amount 7 for the first fuel.
  • a correction value 9 is determined.
  • a second actual quantity 13 of a second fuel supplied to the at least one combustion chamber of the internal combustion engine 1 is set as a function of the correction value 9. The first fuel and the second fuel are different from each other.
  • the internal combustion engine In the first operating state, the internal combustion engine is preferably operated with the first and the second fuel. In a second operating state, the
  • Internal combustion engine 1 preferably operated only with the first fuel.
  • a liquid fuel is used as the first fuel, with a gaseous fuel, in particular a fuel gas, being used as the second fuel.
  • the first actual quantity 5 of the first fuel is preferably regulated by setting the second actual quantity 13 of the second fuel.
  • an admixing 15 of the second actual quantity 13 of the second fuel to combustion air, which is the at least one combustion chamber of the internal combustion engine 1 is supplied.
  • a speed of the internal combustion engine 1 is regulated by adjusting the first actual quantity 5 of the first fuel.
  • the speed of the internal combustion engine 1 is in particular dependent on the first actual quantity 5 of the first fuel and of the second actual amount 13 of the second fuel, in particular also depending on their calorific value, wherein the speed controller 17, the first actual amount 5 of the first fuel so pretends that a predetermined speed of the internal combustion engine 1 is achieved.
  • the control of the rotational speed of the internal combustion engine 1 is preferably carried out faster than the control of the first actual amount 5 of the first fuel.
  • the speed controller 17 is preferably associated with a limiting member 19, which specifies a limit value for the first actual quantity 5 of the first fuel, so that in particular a maximum torque and / or a maximum rotational speed of the internal combustion engine 1 is not exceeded.
  • the first actual quantity 5 of the first fuel is adjusted by means of the speed controller 17 and the limiting member 19, wherein this is metered by an injection device 21 to the at least one combustion chamber.
  • the first setpoint quantity 7 for the first fuel is predetermined by a first setpoint setpoint 25, which is explained in more detail in FIG.
  • a second setpoint quantity 26 for the second fuel is produced, in particular, by a second setpoint quantity input 27, preferably as a function of a setpoint torque
  • the second actual quantity 13 is preferably determined by the second setpoint quantity 26 for the second fuel in combination with the correction value 9.
  • the correction value 9 is offset with the second setpoint quantity 26, preferably by means of a first summation element 28, whereby the second actual quantity 13 is predetermined.
  • the correction control device 3 is thus set up to determine the correction value 9 by means of a comparison 8 of the first actual quantity 5 of the first fuel with the first set quantity 7 for the first fuel, wherein the correction control device 3 is set up to generate the second actual quantity 13 of the second fuel Depend on the correction value 9.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the correction control device 3. The same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the first set amount 7 for the first fuel in dependence on the target torque of the internal combustion engine 1, and / or a rotational speed of the internal combustion engine 1, and / or certain environmental parameters of Internal combustion engine 1, and / or certain properties of the second fuel, and / or a knocking behavior of the internal combustion engine 1 predetermined.
  • Figure 2 shows the first
  • Target quantity specification 25 for specifying the first target quantity 7 for the first fuel.
  • a normal value 29 for the first setpoint quantity 7 for the first fuel is predefined by means of a characteristic map as a function of the setpoint torque and / or the speed of the internal combustion engine 1.
  • the normal value 29 for the first target quantity 7 is preferably determined on a test bench under normal conditions
  • Ambient parameters in particular at an ambient temperature of 25 ° C and / or an ambient air pressure of 1013 mbar determined.
  • Normal conditions are preferably taken into account with a first correction value 31 in the specification of the first set quantity 7 for the first fuel.
  • At least one default value for the specific properties of the second fuel, in particular its calorific value, is specified, wherein a deviation from the at least one default value with a second correction value 33 is taken into account when specifying the first target quantity 7.
  • Internal combustion engine 1 predetermined, with a deviation from the at least one
  • Standard value with a third correction value 35 in the specification of the first target amount 7 is taken into account. It is possible that further correction values 37 are formed, which are taken into account when prescribing the first set quantity 7 for the first fuel.
  • the first setpoint quantity 7 of the first fuel is preferably given as a function of the normal value 29 for the first setpoint quantity 7 for the first fuel and the at least one correction value 31, 33, 35, 37, wherein the combination of the normal value 29 and the correction values 31, 33, 35, 37 preferably by means of a Georgiabiguets 39, which is preferably designed as a second summation member is performed.
  • a difference element 41 By means of a difference element 41, the comparison 8 of the first setpoint quantity 7 for the first fuel with the first actual quantity 5 of the first fuel takes place.
  • the filter 45 checks the comparison value 43 in particular for a maximum deviation of the first Target quantity 7 of the first actual quantity 5. Preferably, the filter 45 limits the comparison value 43 to a predetermined limit comparison value.
  • the output variable of the filter 45 is, in particular, a filtered comparison value 47.
  • the filtered comparison value 47 is supplied to a control element 49, which is preferably designed as a proportional-integral-derivative controller (PID controller). From the filtered comparison value 47 are by means of a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of certain states of the internal combustion engine 1.
  • the same and functionally identical elements are the same Reference numerals provided so that reference is made to the preceding description.
  • the internal combustion engine 1 is operated only with the first fuel in a first state "single-fuel operation" 55.
  • the brera engine 1 is in particular from a second state “engine off” 57 can be displaced by means of a first command "engine start” 58.
  • the internal combustion engine 1 can be displaced from the first state "single-fuel operation” 55 into the second state "engine off” 57 by means of a second command "engine stop” 58 'if the internal combustion engine 1 in particular is switched off via a shutdown command 59.
  • the first state "single-substance operation" 55 is set even if a third command 61 is issued, for example, by an operator or by a dual-substance diagnostic system, in particular if an error is detected
  • Single-substance operation 55 can preferably be implemented starting from each of the states described below, in particular triggered by means of the dual-substance diagnosis system
  • the first state "single-substance operation” 55 remains set as long as, in particular, no two-substance release 63 takes place on the part of the dual-substance diagnosis system. Is this done?
  • the internal combustion engine 1 is placed in a fourth state "binary ready” 67.
  • the fourth state “binary ready” 67 is the Internal combustion engine 1 operated only with the first fuel.
  • the internal combustion engine 1 is set to a fifth state "activate second fuel” 71.
  • the two-component diagnosis system gives a release 73 of the second fuel
  • the internal combustion engine 1 is set to a sixth state "dual-substance start" 75.
  • a fifth command "terminate binary” 78 is given, preferably an eighth state “binary stop” 79 is assumed. It is also possible for this eighth state to be assumed if this is specified by an operator or the two-component diagnostic system, for example when an error is detected. It will in particular return to an operation of
  • Internal combustion engine 1 changed only with the first fuel. Subsequently, the internal combustion engine 1 is set to a ninth state "deactivate second fuel” 81. The internal combustion engine 1 is then again operated in particular only with the first fuel and is put into the fourth state “binary ready” 67. Preferably, the internal combustion engine 1 is then placed in the third state “binary init” 65 via a sixth command "dual-function reset” 83. But it is also possible that the
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a map of the internal combustion engine 1.
  • the same and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description.
  • the map has a rotational speed axis 85, on which a particular instantaneous speed of the internal combustion engine 1 is removed.
  • a setpoint torque axis 87 On a setpoint torque axis 87, a setpoint torque of the internal combustion engine 1 is removed.
  • a single-substance map 89 is provided. Is in particular by the target torque and the speed of Internal combustion engine 1 certain operating point of the internal combustion engine 1 in the single-fuel map 89, the internal combustion engine 1 is operated in particular only with the first fuel, wherein the internal combustion engine 1, in particular in the second operating state, for example in the first state "single-material operation" 55, is located.
  • a predetermined stationary two-substance map area 91 is provided. If the specific operating point is therein, the internal combustion engine 1 can be operated with the first and the second fuel, the internal combustion engine 1 then being in particular in the first operating state, for example in the seventh state "dual-active" 77. In particular, the internal combustion engine 1 in the stationary dual-fuel map area 91 with the first and the second fuel operated, if a predetermined
  • Internal combustion engine 1 is operated in the stationary dual-fuel map area 91 only with the first fuel when, for example, after the start, the predetermined
  • the stationary binary map area 91 is preferably as a three-dimensional
  • a stationary two-substance map area 91 consisting of the upper and the lower area 91 ', 9 ⁇ '.
  • a transient binary characteristic map area 93 is provided, which is preferably designed as a three-dimensional map area.
  • the specific operating point may lie outside the predetermined stationary binary characteristic map region 91, in particular in the transient binary characteristic map region 93, for a predetermined period of time.
  • Operating point of the internal combustion engine 1 can therefore lie in the transient dual-fuel characteristic area 93 for the predetermined, in particular maximum time period, in particular without the internal combustion engine 1 from the first operating state, for example the seventh state "binary active" 77, into operation only with the first fuel.
  • the second operating state for example, the first state "single-material operation” 55 or the third state "binary substance Init” 65. If the predetermined time has expired and the specific operating point is still in the transient binary map area 93, is preferably a change of In the case of a shift of the specific operating point from the single-substance characteristic field 89 directly, ie not via the stationary dual-substance characteristic field region 91, into the transient one
  • Dual-fuel characteristic area 93 there is preferably no change from the second operating state to the first operating state. Is the specific operating point in the stationary or in the transient
  • Dual-fuel characteristic area 91, 93 so there is, under certain conditions, a possibility for operation of the internal combustion engine 1 in the first operating state.
  • the internal combustion engine 1 it is also possible in particular for the internal combustion engine 1 to be operated in the second operating state at a position of the specific operating point in the stationary or transient binary characteristic map region 91, 93.
  • Internal combustion engine 1 a safe operation of the internal combustion engine 1 with the first fuel, in particular diesel, and the second fuel, in particular a fuel gas at

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkraftmaschine (1), wobei in einem ersten Betriebszustand eine erste Istmenge (5) eines ersten, wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Brennstoffs ermittelt wird, wobei eine erste Sollmenge (7) für den ersten Brennstoff vorgegeben wird, wobei mittels eines Vergleichs (8) der ersten Istmenge (5) des ersten Brennstoffs mit der ersten Sollmenge (7) für den ersten Brennstoff ein Korrekturwert (9) ermittelt wird, und wobei eine zweite Istmenge (13) eines zweiten dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Brennstoffs, der von dem ersten Brennstoff verschieden ist, in Abhängigkeit von dem Korrekturwert (9) eingestellt wird.

Description

BESCHREIBUNG Verfahren zum Betreiben einer zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkraftmaschine, Korrekturregeleinrichtung sowie
Brennkraftmaschine mit einer solchen Korrekturregeleinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkraftmaschine, eine Korrekturregeleinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Korrekturregeleinrichrung.
Zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichtete Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweistoff-Brennkraftmaschinen, werden typischerweise mit Diesel betrieben, wobei der
Verbrennungsluft ein Brenngas zudosiert und damit der Dieselverbrauch gesenkt werden kann. Es ist dabei erforderlich, ein bestimmtes Verhältnis zwischen Diesel und Brenngas möglichst genau einzuhalten. Insbesondere soll dadurch verhindert werden, dass Kostennachteile dadurch entstehen, dass zu wenig Diesel durch Brenngas substituiert wird, oder Emissionen der
Brennkraftmaschine sich aufgrund einer zu großen Dieselmenge erhöhen, oder sich eine
Gemischentzündung aufgrund einer zu geringen Dieselmenge verschlechtert. Zur Einstellung des bestimmten Verhältnisses zwischen Diesel und Brenngas ist eine genaue Kenntnis der
Eigenschaften des Brenngases, insbesondere seines Brennwerts, erforderlich, was beispielsweise bei Wechseln auf andere Brenngase, deren Eigenschaften insbesondere nicht hinreichend bekannt sind, aufwändige Analysen erfordert. In der Praxis werden daher Zweistoff- Brennkraftmaschinen oft ohne genaue Kenntnis der Gaseigenschaften und folglich mit nicht bestimmungsgemäßem, insbesondere nicht reproduzierbarem Diesel-Brenngas-Verhältnis betrieben, was typischerweise zu den oben angesprochenen Problemen führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkraftmaschine, eine
Korrekturregeleinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen
Korrekturregeleinrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkrafrmaschine geschaffen wird, wobei in einem ersten Betriebszustand eine erste Istmenge eines ersten, wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffs ermittelt wird, wobei eine erste Sollmenge für den ersten Brennstoff vorgegeben wird, und wobei mittels eines Vergleichs der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs mit der ersten Sollmenge für den ersten Brennstoff ein Korrekturwert ermittelt wird. Es wird eine zweite Istmenge eines zweiten dem wenigstens einen Brennraum der
Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffs, der von dem ersten Brennstoff verschieden ist, in Abhängigkeit von dem Korrekturwert eingestellt. Das Verfahren weist Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Dadurch, dass die zweite Istmenge des zweiten Brennstoffs in
Abhängigkeit von dem Korrekturwert eingestellt wird, ist ein Verhältnis des ersten Brennstoffs zu dem zweiten Brennstoff auf reproduzierbare Weise einstellbar, insbesondere unabhängig von veränderten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, beispielsweise dessen Brennwert.
Insbesondere ist es dadurch möglich, die Brennkraftmaschine mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff zu betreiben, wobei der zweite Brennstoff zumindest teilweise unbekannte
Eigenschaften, beispielsweise einen unbekannten Brennwert, aufweisen kann. Hierdurch lassen sich Betriebskosten der Brennkraftmaschine senken, da ein Potenzial zur Substitution des ersten Brennstoffs durch den zweiten Brennstoff optimal genutzt werden kann. Darüber hinaus kann vermieden werden, dass eine zu große Menge des ersten Brennstoffs der Verbrennung zugeführt wird, wobei möglicherweise Emissionsgrenzwerte nicht eingehalten werden können. Es kann insbesondere auch vermieden werden, dass eine zu geringe Menge des ersten Brennstoffs der Verbrennung zugeführt wird, wodurch sich eine Gemischentzündung verschlechtern kann.
Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt als Zweistoff-Brennkraftmaschine ausgebildet. In dem ersten Betriebszustand wird die Brennkraftmaschine mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff betrieben.
Die erste Istmenge des ersten Brennstoffs wird dem Brennraum insbesondere über eine
Injektionseinrichtung zugeführt. Die erste Istmenge des ersten Brennstoffs wird mit der ersten Sollmenge für den ersten
Brennstoff vorzugsweise durch Bildung einer Differenz zwischen der ersten Istmenge und der ersten Sollmenge verglichen. Der Korrekturwert gibt vorzugsweise einen Differenzwert für eine Masse oder ein Volumen des zweiten Brennstoffs, oder für ein Verbrennungsluft-Brennstoff- Verhältnis, das auch als
Lambdawert bezeichnet wird, an.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass als erster Brennstoff ein unter Normalbedingungen, das heißt bei 25 °C und 1013 mbar flüssiger Brennstoff verwendet wird, wobei als zweiter Brennstoff ein unter Normalbedingungen gasförmiger Brennstoff verwendet wird. Bevorzugt ist der erste Brennstoff ein Zündöl, besonders bevorzugt Diesel oder Dimethylether. Bevorzugt ist der zweite Brennstoff ein
Brenngas. Unter dem Begriff„Brenngas" werden brennbare Gase und Gasgemische verstanden. Bevorzugt ist das Brenngas Erdgas, Biogas, Deponiegas, Klärgas, Grubengas, Produktgas aus der Holzvergasung, Magergas, Sondergas oder ein beliebiges Gemisch davon. Bevorzugt wird als Brenngas ein methanhaltiges Gas verwendet.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die erste Istmenge des ersten Brennstoffs durch Einstellen der zweiten Istmenge des zweiten
Brennstoffs geregelt wird. Dabei ist insbesondere ein Rückkopplungsmechanismus vorgesehen, durch welchen eine Veränderung der zweiten Istmenge des zweiten Brennstoffs auf die erste Istmenge des ersten Brennstoffs wirkt. Dieser Rückkopplungsmechanismus ist bevorzugt insbesondere so ausgestaltet, dass die erste Istmenge verringert wird, wenn die zweite Istmenge erhöht wird, wobei die erste Istmenge erhöht wird, wenn die zweite Istmenge verringert wird. Die Regelung der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs durch Einstellen der zweiten Istmenge des zweiten Brennstoffs erfolgt bevorzugt auf einer ersten, längeren Zeitskala.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Istmenge des zweiten Brennstoffs dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführter
Verbrennungsluft, vorzugsweise stromaufwärts eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine, zugemischt. Es kann somit insbesondere eine Gemischaufladung realisiert werden. Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Drehzahl der Brennkraftmaschine durch Einstellen der ersten Istmenge des ersten
Brennstoffs geregelt wird. Die Drehzahlregelung stellt dabei - wie im Folgenden noch näher erläutert wird - einen Rückkopplungsmechanismus für die Regelung der ersten Istmenge durch Einstellen der zweiten Istmenge des zweiten Brennstoffs dar. Es wird dabei quasi eine Art überlagerter Regelungen einerseits der Drehzahl und andererseits der ersten Istmenge
durchgeführt. Die als Stellglied für die Drehzahlregelung dienende erste Istmenge wird dabei zugleich - vermittelt über die Drehzahlregelung - durch Einstelle der zweiten Istmenge auf die erste Sollmenge geregelt. Die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgt dabei auf einer zweiten, kürzeren Zeitskala, wobei die zweite, kürzere Zeitskala kürzer ist als die erste, längere Zeitskala, wobei demnach die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine schneller durchgeführt wird als die Regelung der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs. Die erste Istmenge des ersten Brennstoffs wird insbesondere derart eingestellt, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die auch von der zweiten Istmenge des zweiten Brennstoffs abhängt, einer vorgegebenen Soll-Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.
Im Folgenden wird exemplarisch die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs erläutert: In einem Initialzustand ist beispielsweise die erste Istmenge des ersten Brennstoffs größer als die erste Sollmenge für den ersten Brennstoff. Dieser Zustand kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass der Brennwert des zweiten Brennstoffs abnimmt, was zu einer Abnahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine führt, woraufhin ein Drehzahlregler die erste Istmenge des ersten Brennstoffs über die erste Sollmenge hinaus erhöht, um die vorgegebene Soll-Drehzahl wieder zu erreichen. Mittels des Vergleichs der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs mit der ersten Sollmenge für den ersten Brennstoff wird der Korrekturwert ermittelt. In Abhängigkeit des Korrekturwerts wird in diesem
Beispielfall eine erhöhte zweite Istmenge des zweiten Brennstoffs eingestellt. Aufgrund der erhöhten zweiten Istmenge des zweiten Brennstoffs steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine wieder, woraufhin der Drehzahlregler die erste Istmenge des ersten Brennstoffs wieder reduziert, um die Drehzahl abzusenken. Dieser Prozess wird iterativ so lange durchlaufen, bis die erste Istmenge des ersten Brennstoffs auf einem Niveau der ersten Sollmenge für den ersten
Brennstoff liegt.
In völlig analoger Weise führt beispielsweise eine Erhöhung des Brennwerts des zweiten
Brennstoffs - bei zunächst unveränderter zweiter Istmenge - zu einer Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, welche durch den Drehzahlregler wiederum ausgeglichen wird, indem dieser die erste Istmenge des ersten Brennstoffs unter die erste Sollmenge absenkt. Der dann ermittelte Korrekturwert führt wiederum dazu, dass die zweite Istmenge des zweiten Brennstoffs reduziert wird, woraufhin wiederum die Drehzahl der Brennkraftmaschine abnimmt. Hierauf reagiert der Drehzahlregler durch Anheben der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs, um die Drehzahl auf die Soll-Drehzahl einzuregeln. Dies wird wiederum so lange fortgesetzt, bis die erste Istmenge mit der ersten Sollmenge - zumindest innerhalb vorbestimmter Toleranzgrenze - übereinstimmt. Dadurch, dass die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf der zweiten Zeitskala schneller durchgeführt wird als die Regelung der ersten Istmenge des ersten Brennstoffs auf der ersten Zeitskala, wird insgesamt ein stabiles System realisiert.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die erste Sollmenge für den ersten Brennstoff in Abhängigkeit von einem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine, und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, und/oder bestimmten Umgebungsparametern der Brennkraftmaschine, und/oder bestimmten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, und/oder einem Klopfverhalten der Brennkraftmaschine vorgegeben wird. Vorzugsweise wird ein Normalwert für die erste Sollmenge für den ersten Brennstoff mittels eines Kennfelds in Abhängigkeit des Solldrehmoments und der Drehzahl der
Brennkraftmaschine vorgegeben. Der Normalwert für die erste Sollmenge wird vorzugsweise auf einem Prüfstand unter Normalbedingungen für die bestimmten Umgebungsparameter, insbesondere bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C und/oder einem Umgebungsluftdruck von 1013 mbar bestimmt. Für Abweichungen der bestimmten Umgebungsparameter von den Normalbedingungen wird vorzugsweise ein Berichtigungswert für die Vorgabe der ersten Sollmenge berücksichtigt.
Vorzugsweise wird wenigstens ein Standardwert für die bestimmten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, insbesondere dessen Brennwert, und/oder für das Klopfverhalten der
Brennkraftmaschine vorgegeben, wobei für Abweichungen von dem wenigstens einen
Standardwert im Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens ein weiterer Berichtigungswert bei der Vorgabe der ersten Sollmenge für den ersten Brennstoff berücksichtigt wird. Es ist möglich, dass weitere Berichtigungs werte gebildet werden, welche bei der Vorgabe der ersten Sollmenge für den ersten Brennstoff berücksichtigt werden. Es kann also in vorteilhafter Weise eine Parametrierung von Größen vorgenommen werden, welche die erste Sollmenge für den ersten Brennstoff bestimmen. Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass eine zweite Sollmenge für den zweiten Brennstoff - vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine - vorgegeben wird, wobei durch die zweite Sollmenge in Verbindung mit dem Korrekturwert die zweite Istmenge bestimmt wird. Vorzugsweise wird die zweite Sollmenge für den zweiten Brennstoff mittels eines Kennfelds in Abhängigkeit des Solldrehmoments vorgegeben. Die zweite Sollmenge für den zweiten Brennstoff wird vorzugsweise in der gleichen Einheit wie der Korrekturwert vorgegeben. Entscheidend ist aber, dass die zweite Istmenge des zweiten Brennstoffs auf Basis der zweiten Sollmenge für den zweiten Brennstoff und des Korrekturwerts bestimmt werden kann. Vorzugsweise erfolgt eine Summation der zweiten Sollmenge für den zweiten Brennstoff und des Korrekturwerts, wodurch die zweite Istmenge des zweiten Brennstoffs bestimmt wird. Die zweite Sollmenge wird bevorzugt als Masse oder Volumen des zweiten Brennstoffs, oder als Verbrennungsluft- Brennstoff- Verhältnis, mithin als Lambdawert, angegeben. Wird der Korrekturwert - wie bereits erläutert - als Differenzwert für die Masse oder das Volumen des zweiten Brennstoffs oder für das Verbrennungsluft-Brennstoff- Verhältnis angegeben, kann die zweite Istmenge in einfacher Weise durch Summation der zweiten Sollmenge und des Korrekturwerts bestimmt werden.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Brennkraftmaschine in dem ersten Betriebszustand mit dem ersten Brennstoff und mit dem zweiten Brennstoff betrieben wird, wenn ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, welcher insbesondere durch das Solldrehmoment der Brennkraftmaschine und die Drehzahl der
Brennkraftmaschine bestimmt wird, in einem vorbestimmten stationären
Zweistoffkennfeldbereich liegt. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine in dem stationären Zweistoffkennfeldbereich mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff betrieben, wenn eine vorbestimmte Mindestdrehzahl und/oder eine vorbestimmte Betriebstemperatur der
Brennkraftmaschine erreicht oder überschritten wird/werden. Es ist also insbesondere möglich, dass die Brennkraftmaschine auch in dem stationären Zweistoffkennfeldbereich in einem zweiten Betriebszustand nur mit dem ersten Brennstoff betrieben wird, wenn, beispielsweise nach dem Starten, die vorbestimmte Mindestdrehzahl und/oder die vorbestimmte
Betriebstemperatur noch nicht erreicht ist/sind. Es ist insbesondere möglich, dass zusätzlich oder alternativ andere Bedingungen für einen Wechsel von dem zweiten in den ersten
Betriebszustand, und umgekehrt, definiert werden, wenn vorzugsweise der Betriebspunkt in dem stationären Zweistoffkennfeldbereich liegt. Der stationäre Zweistoffkennfeldbereich liegt vorzugsweise innerhalb eines Einstoffkennfelds der Brennkraftmaschine, welches von wenigstens zwei Achsen aufgespannt wird, auf welchen die - insbesondere momentane - Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie das Solldrehmoment der Brennkraftmaschine abgetragen sind. Liegt der Betriebspunkt in dem Einstoffkennfeld, insbesondere außerhalb des stationären Zweistoffkennfeldbereichs, wird
die Brennkraftmaschine vorzugsweise nur mit dem ersten Brennstoff betrieben. Die
Brennkraftmaschine befindet sich dann in dem zweiten Betriebszustand.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der Betriebspunkt bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff für eine vorbestimmte Zeitdauer außerhalb des vorbestimmten stationären
Zweistoffkennfeldbereichs liegen darf. Vorzugsweise ist die vorbestimmte Zeitdauer frei parametrierbar. Wird die vorbestimmte Zeitdauer überschritten und der bestimmte Betriebspunkt liegt noch immer außerhalb des stationären Zweistoffkennfeldbereichs, so wird die
Brennkraftmaschine vorzugsweise von dem ersten Betriebszustand in den zweiten
Betriebszustand versetzt. Es ist also insbesondere bei einem transienten Betrieb der
Brennkraftmaschine möglich zu verhindern, dass bei Betriebspunkten - insbesondere am Rand des stationären Zweistoffkennfeldbereichs - ständig zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand hin und her gewechselt wird. Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem eine Korrekturregeleinrichtung zur Regelung einer Brennstoffdosierung für eine zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkraftmaschine geschaffen wird. Die Korrekturregeleinrichtung ist eingerichtet, um mittels eines Vergleichs einer ersten Istmenge eines ersten, wenigstens einem Brennraum der
Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffs mit einer ersten Sollmenge für den ersten
Brennstoff einen Korrekturwert zu ermitteln, wobei die Korrekturregeleinrichtung eingerichtet ist, um eine zweite Istmenge eines zweiten dem wenigstens einen Brennraum der
Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffs, der von dem ersten Brennstoff verschieden ist, in Abhängigkeit von dem Korrekturwert einzustellen. Insbesondere ist die
Korrekturregeleinrichtung eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Korrekturregeleinrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, welche eingerichtet ist zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen, wobei die
Brennkraftmaschine eine Korrekturregeleinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, welche bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits sowie der Korrekturregeleinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere sind Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der
Korrekturregeleinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens. Merkmale der Korrekturregeleinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert worden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Korrekturregeleinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Korrekturregeleinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Korrekturregeleinrichtung und/oder die Brennkraftmaschine zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten
Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschine mit einer Korrekturregeleinrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Korrekturregeleinrichtung; Figur 3 eine schematische Darstellung von bestimmten Zuständen der
Brennkraftmaschine, und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Kennfelds der Brennkraftmaschine.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 , welche eingerichtet ist zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Korrekturregeleinrichtung 3 auf. Im Rahmen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 wird in einem ersten Betriebszustand eine erste Istmenge 5 eines ersten, wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Brennstoffs ermittelt. Es wird eine erste Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff vorgegeben. Mittels eines Vergleichs 8 der ersten Istmenge 5 des ersten Brennstoffs mit der ersten Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff sowie weiterer - hier nicht dargestellter - Schritte, welche in Figur 2 näher beschrieben werden, wird ein Korrekturwert 9 ermittelt. Es wird eine zweite Istmenge 13 eines zweiten dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Brennstoffs in Abhängigkeit von dem Korrekturwert 9 eingestellt. Der erste Brennstoff und der zweite Brennstoff sind voneinander verschieden.
In dem ersten Betriebszustand wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff betrieben. In einem zweiten Betriebszustand wird die
Brennkraftmaschine 1 vorzugsweise nur mit dem ersten Brennstoff betrieben. Vorzugsweise wird als erster Brennstoff ein flüssiger Brennstoff verwendet, wobei als zweiter Brennstoff ein gasförmiger Brennstoff, insbesondere ein Brenngas, verwendet wird.
Die erste Istmenge 5 des ersten Brennstoffs wird vorzugsweise durch Einstellen der zweiten Istmenge 13 des zweiten Brennstoffs geregelt. Vorzugsweise erfolgt eine Zumischung 15 der zweiten Istmenge 13 des zweiten Brennstoffs zu Verbrennungsluft, die dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird.
Mittels eines Drehzahlreglers 17 wird eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 durch Einstellen der ersten Istmenge 5 des ersten Brennstoffs geregelt. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 stellt sich insbesondere abhängig von der ersten Istmenge 5 des ersten Brennstoffs und von der zweiten Istmenge 13 des zweiten Brennstoffs, insbesondere auch abhängig von deren Brennwert ein, wobei der Drehzahlregler 17 die erste Istmenge 5 des ersten Brennstoffs derart vorgibt, dass eine vorgegebene Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 erreicht wird. Die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 wird vorzugsweise schneller durchgeführt als die Regelung der ersten Istmenge 5 des ersten Brennstoffs.
Dem Drehzahlregler 17 ist vorzugsweise ein Begrenzungsglied 19 zugeordnet, welches einen Grenzwert für die erste Istmenge 5 des ersten Brennstoffs vorgibt, sodass insbesondere ein maximales Drehmoment und/oder eine maximale Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 nicht überschritten wird/werden. Vorzugsweise wird die erste Istmenge 5 des ersten Brennstoffs mittels des Drehzahlreglers 17 und des Begrenzungsglieds 19 eingestellt, wobei diese durch eine Injektionseinrichtung 21 dem wenigstens einen Brennraum zugemessen wird.
Die erste Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff wird durch eine erste Sollmengenvorgabe 25 vorgegeben, welche in Figur 2 näher erläutert wird.
Eine zweite Sollmenge 26 für den zweiten Brennstoff wird insbesondere durch eine zweite Sollmengenvorgabe 27 vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Solldrehmoment der
Brennkraftmaschine 1 vorgegeben. Die zweite Istmenge 13 wird vorzugsweise durch die zweite Sollmenge 26 für den zweiten Brennstoff in Kombination mit dem Korrekturwert 9 bestimmt. Der Korrekturwert 9 wird mit der zweiten Sollmenge 26 vorzugsweise mittels eines ersten Summationsglieds 28 verrechnet, wodurch die zweite Istmenge 13 vorgegeben wird.
Die Korrekturregeleinrichtung 3 ist also eingerichtet, um mittels eines Vergleichs 8 der ersten Istmenge 5 des ersten Brennstoffs mit der ersten Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff den Korrekturwert 9 zu ermitteln, wobei die Korrekturregeleinrichtung 3 eingerichtet ist, um die zweite Istmenge 13 des zweiten Brennstoffs in Abhängigkeit von dem Korrekturwert 9 einzustellen. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Korrekturregeleinrichtung 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Vorzugsweise wird die erste Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff in Abhängigkeit von dem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine 1 , und/oder einer Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 , und/oder bestimmten Umgebungsparametern der Brennkraftmaschine 1 , und/oder bestimmten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, und/oder einem Klopfverhalten der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben. Figur 2 zeigt die erste
Sollmengenvorgabe 25 zur Vorgabe der ersten Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff.
Vorzugsweise wird ein Normalwert 29 für die erste Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff mittels eines Kennfelds in Abhängigkeit des Solldrehmoments und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 vorgegeben. Der Normalwert 29 für die erste Sollmenge 7 wird vorzugsweise auf einem Prüfstand bei Normalbedingungen von bestimmten
Umgebungsparametern, insbesondere bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C und/oder einem Umgebungsluftdruck von 1013 mbar, bestimmt. Eine Abweichung von den
Normalbedingungen wird vorzugsweise mit einem ersten Berichtigungswert 31 bei der Vorgabe der ersten Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff berücksichtigt.
Vorzugsweise wird wenigstens ein Standardwert für die bestimmten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, insbesondere dessen Brennwert, vorgegeben, wobei eine Abweichung von dem wenigstens einen Standardwert mit einem zweiten Berichtigungswert 33 bei der Vorgabe der ersten Sollmenge 7 berücksichtigt wird.
Weiterhin wird vorzugsweise wenigstens ein Standardwert für das Klopfverhalten der
Brennkraftmaschine 1 vorgegeben, wobei eine Abweichung von dem wenigstens einen
Standardwert mit einem dritten Berichtigungswert 35 bei der Vorgabe der ersten Sollmenge 7 berücksichtigt wird. Es ist möglich, dass weitere Berichtigungs werte 37 gebildet werden, welche bei der Vorgabe der ersten Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff berücksichtigt werden.
Die erste Sollmenge 7 des ersten Brennstoffs wird vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Normal wert 29 für die erste Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff und dem wenigstens einen Berichtigungswert 31, 33, 35, 37 vorgegeben, wobei die Zusammenführung des Normalwerts 29 und der Berichtigungswerte 31 , 33, 35, 37 vorzugsweise mittels eines Zusammenfuhrungsglieds 39, welches vorzugsweise als zweites Summationsglied ausgebildet ist, durchgeführt wird. Mittels eines Differenzglieds 41 erfolgt der Vergleich 8 der ersten Sollmenge 7 für den ersten Brennstoff mit der ersten Istmenge 5 des ersten Brennstoffs. Ein durch den Vergleich 8 gebildeter Vergleichswert 43, welcher vorzugsweise eine Differenz zwischen der ersten
Sollmenge 7 und der ersten Istmenge 5 darstellt, wird einem Filter 45 zugeführt. Der Filter 45 überprüft den Vergleichswert 43 insbesondere auf eine maximale Abweichung der ersten Sollmenge 7 von der ersten Istmenge 5. Vorzugsweise limitiert der Filter 45 den Vergleichswert 43 auf einen vorgegebenen Grenzvergleichswert. Die Ausgangsgröße des Filters 45 ist insbesondere ein gefilterter Vergleichswert 47. Der gefilterte Vergleichswert 47 wird einem Regelglied 49 zugeführt, welches vorzugsweise als Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID-Regler) ausgebildet ist. Aus dem gefilterten Vergleichswert 47 werden mittels eines
Bestimmungsglieds 51 Filterparameter 53 für das Regelglied 49 abgeleitet. Die Filterparameter 53 umfassen insbesondere einen Proportionalanteil Kp und/oder eine Nachstellzeit Tn für das Regelglied 49. Das Regelglied 49 generiert schließlich insbesondere den Korrekturwert 9. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von bestimmten Zuständen der Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
In einem ersten Zustand„Einstoffbetrieb" 55 wird die Brennkraftmaschine 1 insbesondere nur mit dem ersten Brennstoff betrieben. Die Brennkraftmaschine 1 befindet sich dann in dem zweiten Betriebszustand. In diesem ersten Zustand 55 ist die Brerinkraftmaschine 1 insbesondere aus einem zweiten Zustand„Motor Aus" 57 mittels eines ersten Befehls„Motor Start" 58 versetzbar. Weiterhin ist die Brennkraftmaschine 1 von dem ersten Zustand„Einstoffbetrieb" 55 in den zweiten Zustand„Motor Aus" 57 mittels eines zweiten Befehls„Motor Stop" 58' versetzbar, wenn die Brennkraftmaschine 1 insbesondere über einen Abschalt-Befehl 59 ausgeschaltet wird.
Der erste Zustand„Einstoffbetrieb" 55 wird insbesondere auch dann eingestellt, wenn ein dritter Befehl 61 beispielsweise durch einen Bediener oder durch ein Zweistoffdiagnosesystem, insbesondere bei Erkennung eines Fehlers, erteilt wird. Das Erreichen des ersten Zustands
„Einstoffbetrieb" 55 kann vorzugsweise von jedem der im Folgenden beschriebenen Zustände ausgehend, insbesondere ausgelöst mittels des Zweistoffdiagnosesystems, realisiert werden. Der erste Zustand„Einstoff betrieb" 55 bleibt insbesondere solange eingestellt, wie insbesondere seitens des Zweistoffdiagnosesystems keine Zweistofffreigabe 63 erfolgt. Erfolgt die
Zweistofffreigabe 63, so wird die Brennkraftmaschine 1 in einen dritten Zustand„Zweistoff Init" 65 versetzt.
Aus dem dritten Zustand„Zweistoff Init" 65 wird die Brennkraftmaschine 1 in einen vierten Zustand„Zweistoff Ready" 67 versetzt. In dem vierten Zustand„Zweistoff Ready" 67 wird die Brennkraftmaschine 1 nur mit dem ersten Brennstoff betrieben. Wird insbesondere aufgrund der Lage eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine 1 ein vierter Befehl„Zweistoff Start" 69 gegeben, wird die Brennkraftmaschine 1 in einen fünften Zustand„zweiten Brennstoff aktivieren" 71 versetzt. Gibt insbesondere das Zweistoffdiagnosesystem eine Freigabe 73 des zweiten Brennstoffs, wird die Brennkraftmaschine 1 in einen sechsten Zustand„Zweistoff Start" 75 versetzt. In diesem sechsten Zustand 75 wird auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff gewechselt, wobei insbesondere ein Einspritzbeginn (Begin Of Injection - BOI) und/oder ein Raildruck pRAIL für die Brennkraftmaschine 1 angepasst wird. Nach diesem Wechsel der Kennfelder wird ein siebter Zustand„Zweistoff Active" 77 eingenommen, in welchem die Brennkraftmaschine 1 mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff betrieben wird.
Wird aufgrund der Lage eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine 1 ein fünfter Befehl „Zweistoff beenden" 78 gegeben, wird vorzugsweise ein achter Zustand„Zweistoff Stop" 79 eingenommen. Es ist auch möglich, dass dieser achte Zustand eingenommen wird, wenn dies von einem Bediener oder dem Zweistoffdiagnosesystem, beispielsweise bei Erkennung eines Fehlers, vorgegeben wird. Es wird insbesondere wieder auf einen Betrieb der
Brennkraftmaschine 1 nur mit dem ersten Brennstoff gewechselt. Anschließend wird die Brennkraftmaschine 1 in einen neunten Zustand„zweiten Brennstoff deaktivieren" 81 versetzt. Die Brennkraftmaschine 1 wird dann wieder insbesondere nur mit dem ersten Brennstoff betrieben und in den vierten Zustand„Zweistoff Ready" 67 versetzt. Vorzugsweise wird die Brennkraftmaschine 1 anschließend über einen sechsten Befehl„Zweistoff Reset" 83 in den dritten Zustand„Zweistoff Init" 65 versetzt. Es ist aber auch möglich, dass die
Brennkraftmaschine 1 von dem vierten Zustand„Zweistoff Ready" 67 direkt in den ersten Zustand„Einstoffbetrieb" 55 versetzt wird, was in Figur 3 nicht dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kennfelds der Brennkraftmaschine 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das Kennfeld weist eine Drehzahlachse 85 auf, auf welcher eine insbesondere momentane Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 abgetragen ist. Auf einer Solldrehmomentachse 87 ist ein Solldrehmoment der Brennkraftmaschine 1 abgetragen. Es ist ein Einstoffkennfeld 89 vorgesehen. Liegt ein insbesondere durch das Solldrehmoment und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 bestimmter Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 in dem Einstoffkennfeld 89, wird die Brennkraftmaschine 1 insbesondere nur mit dem ersten Brennstoff betrieben, wobei sich die Brennkraftmaschine 1 insbesondere in dem zweiten Betriebszustand, beispielsweise in dem ersten Zustand„Einstoffbetrieb" 55, befindet.
Weiterhin ist ein vorbestimmter stationärer Zweistoffkennfeldbereich 91 vorgesehen. Liegt der bestimmte Betriebspunkt darin, kann die Brennkraftmaschine 1 mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff betrieben werden, wobei sich die Brennkraftmaschine 1 dann insbesondere in dem ersten Betriebszustand, beispielsweise in dem siebten Zustand„Zweistoff Active" 77, befindet. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine 1 in dem stationären Zweistoffkennfeldbereich 91 mit dem ersten und mit dem zweiten Brennstoff betrieben, wenn eine vorbestimmte
Mindestdrehzahl und/oder eine vorbestimmte Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 1 erreicht oder überschritten ist/sind. Es ist also insbesondere möglich, dass die
Brennkraftmaschine 1 auch in dem stationären Zweistoffkennfeldbereich 91 nur mit dem ersten Brennstoff betrieben wird, wenn, beispielsweise nach deren Start, die vorbestimmte
Mindestdrehzahl und/oder die vorbestimmte Betriebstemperatur noch nicht erreicht ist/sind, oder andere Bedingungen für einen Betrieb mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff noch nicht erfüllt sind. Der stationäre Zweistoffkennfeldbereich 91 ist vorzugsweise als dreidimensionaler
Kennfeldbereich ausgebildet. Es ist ein - aus Sicht eines Betrachters - oberer Bereich 9 und ein unterer Bereich 91 " vorgesehen. Der obere und der untere Bereich 91 ', 91 " sind hier durch eine gestrichelte Linie voneinander getrennt. Wird die Brennkraftmaschine 1 insbesondere bei einem höheren Umgebungsluftdruck betrieben, umfasst der stationäre Zweistoffkennfeldbereich 91 vorzugsweise den oberen und den unteren Bereich 9 , 91 ". Wird die Brennkraftmaschine - insbesondere in einer größeren geodätischen Höhe - bei einem geringeren Umgebungsluftdruck betrieben, umfasst der stationäre Zweistoffkennfeldbereich 91 vorzugsweise lediglich den unteren Bereich 91". Durch eine solche Anpassung des stationären Zweistoffkennfeldbereichs 91 kann insbesondere eine Überhitzung der Brennkraftmaschine 1 bei einem Betrieb
insbesondere bei geringerem Umgebungsluftdruck dadurch vermieden werden, dass eine
Obergrenze des Solldrehmoments reduziert wird. Im Folgenden wird von einem stationären Zweistoffkennfeldbereich 91 , bestehend aus dem oberen und dem unteren Bereich 91 ' , 9 Γ ' , ausgegangen. Weiterhin ist ein transienter Zweistoffkennfeldbereich 93 vorgesehen, welcher vorzugsweise als dreidimensionaler Kennfeldbereich ausgebildet ist. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff darf der bestimmte Betriebspunkt für eine vorbestimmte Zeitdauer außerhalb des vorbestimmten stationären Zweistoffkennfeldbereichs 91, insbesondere in dem transienten Zweistoffkennfeldbereich 93, liegen. Der bestimmte
Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 kann also für die vorbestimmte, insbesondere maximale Zeitdauer in dem transienten Zweistoffkennfeldbereich 93 liegen, insbesondere ohne dass die Brennkraftmaschine 1 aus dem ersten Betriebszustand, beispielsweise dem siebten Zustand „Zweistoff Active" 77, in einen Betrieb nur mit dem ersten Brennstoff, mithin den zweiten Betriebszustand, beispielsweise den ersten Zustand„Einstoffbetrieb" 55 oder den dritten Zustand „Zweistoff Init" 65, versetzt wird. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist und der bestimmte Betriebspunkt immer noch in dem transienten Zweistoffkennfeldbereich 93 liegt, wird vorzugsweise ein Wechsel von dem ersten in den zweiten Betriebszustand durchgeführt. Bei einer Verlagerung des bestimmten Betriebspunkts aus dem Einstoffkennfeld 89 direkt, also nicht über den stationären Zweistoffkennfeldbereich 91, in den transienten
Zweistoffkennfeldbereich 93, findet bevorzugt kein Wechsel von dem zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand statt. Liegt der bestimmte Betriebspunkt in dem stationären oder in dem transienten
Zweistoffkennfeldbereich 91, 93, so ergibt sich also unter bestimmten Voraussetzungen eine Möglichkeit für einen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in dem ersten Betriebszustand. Es ist aber insbesondere auch möglich, dass die Brennkraftmaschine 1 bei einer Lage des bestimmten Betriebspunkts in dem stationären oder transienten Zweistoffkennfeldbereich 91, 93 in dem zweiten Betriebszustand betrieben wird.
Insgesamt zeigt sich, dass durch das Verfahren, die Korrekturregeleinrichtung 3 und die
Brennkraftmaschine 1 ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem ersten Brennstoff, insbesondere Diesel, und dem zweiten Brennstoff, insbesondere einem Brenngas, bei
verschiedenen, insbesondere auch unbekannten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, beispielsweise von dessen Brennwert, möglich ist, wobei eine optimale Substitution des ersten Brennstoffs durch den zweiten Brennstoff und damit Kosteneinsparungen realisiert werden können.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betreiben einer zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen
eingerichteten Brennkraftmaschine (1), wobei in einem ersten Betriebszustand
eine erste Istmenge (5) eines ersten, wenigstens einem Brennraum der
Brennkraftmaschine (1) zugeführten Brennstoffs ermittelt wird, wobei
eine erste Sollmenge (7) für den ersten Brennstoff vorgegeben wird, wobei - mittels eines Vergleichs (8) der ersten Istmenge (5) des ersten Brennstoffs mit der ersten Sollmenge (7) für den ersten Brennstoff ein Korrekturwert (9) ermittelt wird, und wobei
eine zweite Istmenge (13) eines zweiten dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Brennstoffs, der von dem ersten Brennstoff verschieden ist, in Abhängigkeit von dem Korrekturwert (9) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Brennstoff ein flüssiger Brennstoff verwendet wird, wobei als zweiter Brennstoff ein gasförmiger Brennstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Istmenge (5) des ersten Brennstoffs durch Einstellen der zweiten Istmenge (13) des zweiten Brennstoffs geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) durch Einstellen der ersten Istmenge (5) des ersten Brennstoffs geregelt wird, wobei vorzugsweise die Regelung der Drehzahl der
Brennkraftmaschine (1) schneller durchgeführt wird, als die Regelung der ersten Istmenge (5) des ersten Brennstoffs.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sollmenge (7) für den ersten Brennstoff in Abhängigkeit von
a) einem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine (1), und/oder
b) einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (1), und/oder c) bestimmten Umgebungsparametern der Brennkraftmaschine (1), und/oder d) bestimmten Eigenschaften des zweiten Brennstoffs, und/oder
e) einem Klopfverhalten der Brennkraftmaschine (1)
vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sollmenge (26) für den zweiten Brennstoff vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Solldrehmoment der Brennkraftmaschine (1) vorgegeben wird, wobei durch die zweite
Sollmenge (26) in Verbindung mit dem Korrekturwert (9) die zweite Istmenge (13) bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mit dem ersten Brennstoff und mit dem zweiten Brennstoff betrieben wird, wenn ein Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) in einem vorbestimmten stationären Zweistoffkennfeldbereich (91) liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine (1) mit dem ersten und dem zweiten Brennstoff der Betriebspunkt für eine vorbestimmte Zeitdauer außerhalb des vorbestimmten stationären Zweistoffkennfeldbereichs (91) liegen darf.
9. Korrekturregeleinrichtung (3) zur Regelung einer Brennstoffdosierung für eine zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen eingerichteten Brennkraftmaschine (1), dadurch
gekennzeichnet, dass
- die Korrekturregeleinrichtung (3) eingerichtet ist, um mittels eines Vergleichs (8) einer ersten Istmenge (5) eines ersten, wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Brennstoffs mit einer ersten Sollmenge (7) für den ersten Brennstoff einen Korrekturwert (9) zu ermitteln, wobei
die Korrekturregeleinrichtung (3) eingerichtet ist, um eine zweite Istmenge (13) eines zweiten dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine (1) zugeführten
Brennstoffs, der von dem ersten Brennstoff verschieden ist, in Abhängigkeit von dem Korrekturwert (9) einzustellen, und wobei
- die Korrekturregeleinrichtung (3) insbesondere eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Brennkraftmaschine (1), eingerichtet zum Betrieb mit wenigstens zwei Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) eine Korrekturregeleinrichtung (3) nach Anspruch 9 aufweist.
PCT/EP2017/001310 2016-12-14 2017-11-10 Verfahren zum betreiben einer zum betrieb mit wenigstens zwei brennstoffen eingerichteten brennkraftmaschine, korrekturregeleinrichtung sowie brennkraftmaschine mit einer solchen korrekturregeleinrichtung Ceased WO2018108302A1 (de)

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