DE102020213031A1

DE102020213031A1 - Brennkraftmaschine mit einer temperierbaren Druckregelvorrichtung für einen gasförmigen Kraftstoff

Info

Publication number: DE102020213031A1
Application number: DE102020213031.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Klüting; Frank Schulze
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Es ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest folgende Komponenten umfasst:• einen Verbrennungsmotor 1, der für den Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff vorgesehen und dementsprechend ausgelegt ist;• ein Kraftstoffversorgungssystem, das zumindest einen Kraftstoffdrucktank 2, eine Druckregelvorrichtung 20 und ein Gaseinblasventil 6 umfasst, wobei die Druckregelvorrichtung 20 in eine Gasleitung integriert ist, die den Kraftstoffdrucktank 2 mit dem Gaseinblasventil 6 gasleitend verbindet;• ein Temperiersystem 21, das zumindest den Verbrennungsmotor 1, einen Abgasturbolader 11, eine Heizvorrichtung 24, die Druckregelvorrichtung 20, mindestens eine Temperiermittelpumpe 28 und ein Temperiermittelverteilsystem integriert, wobei diese Komponenten mittels Temperiermittelleitungen fluidleitend verbunden sind. Gekennzeichnet ist eine solche Brennkraftmaschine dadurch, dass Temperiermittel in einem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem zumindest die Heizvorrichtung 24 und die Druckregelvorrichtung 20 einschließenden Temperiermittelkreislauf förderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem für den Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff vorgesehenen Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
Mit gasförmigen Kraftstoffen betriebene Brennkraftmaschinen haben als Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies gilt insbesondere auch für mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen. Ein wesentlicher Grund dafür liegt in den im Vergleich zu Ottomotoren um ca. 25% geringeren CO₂-Emissionen, die insbesondere in dem besseren Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis von Erdgas von bis zu 4 : 1 im Vergleich zu 1,85 : 1 von Benzin begründet sind.
Als Kraftstoff wird Erdgas in hoch verdichteter Form unter der Bezeichnung CNG (Compressed Natural Gas) verwendet. Das Erdgas wird dazu unter einem Druck von ca. 200 bar in einem oder mehreren Kraftstoffdrucktanks gespeichert, um möglichst viel Erdgas in den aus Gewichtsgründen und aus Gründen des begrenzten Bauraums in Kraftfahrzeugen hinsichtlich ihrer Tankvolumina eingeschränkten Kraftstoffdrucktanks speichern zu können. Auf diese Weise sollen akzeptable Reichweiten für die damit angetriebenen Kraftfahrzeuge erreicht werden.
Mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen, die als Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge vorgesehen sind, werden derzeit grundsätzlich in drei verschiedenen Varianten angeboten.
Die sogenannten bivalenten Brennkraftmaschinen können alternativ mit Erdgas oder Benzin betrieben werden, wobei für beide Kraftstoffarten in der Regel vergleichsweise große Tankvolumina bereitgehalten werden. Die Auslegung der Brennkraftmaschinen erfolgt dabei als möglichst optimaler Kompromiss für den Betrieb mit beiden Kraftstoffarten. Nachteilig daran ist, dass dadurch das Potenzial, das Erdgas als Kraftstoff bietet, nicht optimal ausgeschöpft werden kann.
Die sogenannten quasi-monovalenten Brennkraftmaschinen sind dagegen primär für den Betrieb mit Erdgas ausgelegt, können jedoch weiterhin auch mit Benzin betrieben werden, weil dafür eigene Kraftstoffversorgungssysteme vorgesehen sind. Die für das Benzin vorgesehenen Tanks weisen dabei jedoch in der Regel sehr kleine Tankvolumina auf und ihre Inhalte dienen lediglich als Reserven. Ein offensichtlicher Vorteil solcher quasi-monovalenter Brennkraftmaschinen liegt in der Möglichkeit, das Potenzial, das Erdgas als Kraftstoff bietet, möglichst optimal ausschöpfen zu können, ohne auf die Reichweite, die lediglich das als Kraftstoff mitgeführte Erdgas ermöglicht, beschränkt zu sein. Nachteilig an solchen Brennkraftmaschinen ist jedoch die Notwendigkeit, zwei unterschiedliche Kraftstoffversorgungssysteme vorsehen zu müssen, wodurch insbesondere die Kosten erhöht werden. Dieser Nachteil gilt selbstverständlich auch für bivalente Brennkraftmaschinen.
Monovalente Brennkraftmaschinen sind dagegen ausschließlich für einen Betrieb mit Erdgas vorgesehen und können dadurch ebenfalls möglichst optimal an dessen Eigenschaften angepasst werden. Zudem werden für solche Brennkraftmaschinen der zusätzliche Aufwand und damit die Kosten sowie der Bauraum für ein zusätzliches Kraftstoffversorgungssystem für Benzin vermieden.
Neben dem Problem ausreichender Reichweiten ergibt sich bei Kraftfahrzeugen mit monovalenten Brennkraftmaschinen eine Kaltstartproblematik, die zum einen aus der Speicherung des Erdgases unter hohem Druck von regelmäßig ca. 200 bar in den Kraftstoffdrucktanks und der dadurch erforderlichen Entspannung mittels einer Druckregelvorrichtung auf Werte von ca. 10 bar, die für das Einblasen des Kraftstoffs in beispielsweise ein Saugrohr der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, resultiert. Aufgrund des Joule-Thomson-Effekts ist diese Entspannung des Erdgases mit einer erheblichen Temperaturabsenkung verbunden. Dabei kann das Erdgas stromab der Druckregelvorrichtung selbst bei hohen Umgebungstemperaturen Werte von ca. - 25°C aufweisen. Dies führt dazu, dass solche Druckregelvorrichtungen regelmäßig beheizt werden müssen, wozu diese zumeist in ein Kühlsystem der Brennkraftmaschine integriert sind. Eine solche Beheizung für eine Druckregelvorrichtung ist jedoch erst ausreichend wirksam, wenn das Kühlmittel des Kühlsystems eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, was nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, insbesondere bei sehr kalten Umgebungstemperaturen, erst deutlich verzögert gegeben ist.
Für bivalente und quasi-monovalente Brennkraftmaschinen kann eine solche Kaltstartproblematik vermieden werden, indem diese nach einem Kaltstart zunächst mit Benzin betrieben werden.
Eine mit CNG betriebene Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der WO 2006/084583 A1 bekannt.
Die US 9,441,577 B2 offenbart ein Kraftstoffversorgungssystem für Erdgas, das einen Kraftstoffdrucktank, eine Druckregelvorrichtung und einen Brenner umfasst, wobei die Druckregelvorrichtung in eine Gasleitung integriert ist, die den Kraftstoffdrucktank mit dem Brenner verbindet. Stromauf der Druckregelvorrichtung ist in die Gasleitung zudem ein Wärmetauscher integriert, mittels dessen das diesen durchströmende Erdgas durch heißes Wasser erwärmt werden kann.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einem für den Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff ausgelegten Verbrennungsmotor hinsichtlich einer Temperierung des Kraftstoffs zu verbessern. Insbesondere sollte eine solche Brennkraftmaschine mit monovalenter Auslegung hinsichtlich der beschriebenen Kaltstartproblematik verbessert werden.
Diese Aufgabe ist bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest folgende Komponenten umfasst:

• einen Verbrennungsmotor, der für den Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff vorgesehen und dementsprechend ausgelegt ist;
• ein Kraftstoffversorgungssystem, das zumindest einen Kraftstoffdrucktank, eine Druckregelvorrichtung und ein Gaseinblasventil umfasst, wobei die Druckregelvorrichtung in eine Gasleitung integriert ist, die den Kraftstoffdrucktank mit dem Gaseinblasventil gasleitend verbindet;
• ein Temperiersystem, das zumindest den Verbrennungsmotor, einen Abgasturbolader, eine Heizvorrichtung, die Druckregelvorrichtung, mindestens eine Temperiermittelpumpe und ein Temperiermittelverteilsystem integriert, wobei diese Komponenten (d.h. zumindest der Verbrennungsmotor, der Abgasturbolader, die Heizvorrichtung, die Druckregelvorrichtung, die Temperiermittelpumpe und das Temperiermittelverteilsystem) mittels Temperiermittelleitungen fluidleitend verbunden sind. Dabei können zumindest einige der Komponenten, insbesondere zumindest einige der Temperiermittelleitungen, mit einer thermischen Isolierung versehen sein.

Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist eine solche Brennkraftmaschine dadurch, dass Temperiermittel in einem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem zumindest die Heizvorrichtung und die Druckregelvorrichtung einschließenden (ersten) Temperiermittelkreislauf förderbar ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der (erste) Temperiermittelkreislauf möglichst klein ist, d.h. dass dieser möglichst wenige Komponenten umfasst, die in einem Kaltzustand des Temperiersystems beziehungsweise der gesamten Brennkraftmaschine als Wärmesenken dienen. Dadurch wird eine möglichst geringe thermische Masse des ersten Temperiermittelkreislaufs erreicht, so dass von der Heizvorrichtung in das Temperiermittel übertragene Wärmeenergie möglichst weitgehend zur Temperierung der Druckregelvorrichtung genutzt werden kann. Dementsprechend kann es vorteilhaft sein, wenn, gemäß einer ersten Hauptvariante einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, der (erste) Temperiermittelkreislauf zumindest den Abgasturbolader und/oder den Verbrennungsmotor ausschließt. Gegebenenfalls kann es sogar vorteilhaft sein, dass in den (ersten) Temperiermittelkreislauf ausschließlich die (erste) Temperiermittelpumpe, die Druckregelvorrichtung und die Heizvorrichtung integriert sind (zusätzlich zu den für eine Temperiermittelführung erforderlichen Komponenten, d.h. den entsprechenden Temperiermittelleitungen und gegebenenfalls Komponenten, beispielsweise einem oder mehreren Ventilen, des Temperiermittelverteilsystems). Aus demselben Grund kann es sinnvoll sein, die Heizvorrichtung unmittelbar stromauf der Druckregelvorrichtung (bezüglich einer mittels der (ersten) Temperiermittelpumpe erzeugbaren Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem (ersten) Temperiermittelkreislauf) anzuordnen, d.h. zwischen der Heizvorrichtung und der Druckregelvorrichtung sind keine als Wärmesenke wirkenden Komponenten (mit Ausnahme gegebenenfalls von für eine Temperiermittelführung erforderlichen Komponenten) angeordnet.
Der erste Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems und die dadurch vorteilhaft realisierbare Temperierung der Druckregelvorrichtung mittels Wärmeenergie, die von der Heizvorrichtung bereitgestellt wurde, kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn von den weiteren in das Temperiersystem integrierten Komponenten der Brennkraftmaschine nicht in ausreichendem Maße Abwärme bereitgestellt wird, die für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung genutzt werden kann. Dies kann insbesondere während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine, die sich unmittelbar an einen Kaltstart der Brennkraftmaschine anschließt, der Fall sein. Die Erfindung betrifft dementsprechend auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, bei dem der erste Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems während einer solchen ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Die Heizvorrichtung kann vorzugsweise gleichzeitig in Betrieb genommen sein.
Als „Kaltstart“ wird erfindungsgemäß eine Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors verstanden, bei dem eine diesem zugeordnete Temperatur (insbesondere des Temperiermittels) deutlich unterhalb eines definierten Betriebstemperaturbereichs liegt. Ein Kaltstart kann insbesondere auch dann vorliegen, wenn diese Temperatur im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entspricht.
Sofern Bedingungen vorliegen, bei denen es sinnvoll ist, mittels der Heizvorrichtung Wärmeenergie für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung bereitzustellen, kann es häufig auch sinnvoll sein, diese Wärmeenergie auch für eine Temperierung eines Innenraums eines eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfassenden (erfindungsgemäßen) Kraftfahrzeugs zu nutzen. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass der erste Temperiermittelkreislauf (ggf. ausschließlich) zusätzlich einen Heizungswärmetauscher einschließt, in dem ein Übergang von Wärmeenergie von dem Temperiermittel auf Luft, die anschließend einem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt werden soll, erfolgt. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung oder zumindest ein Heizelement davon in den Heizungswärmetauscher integriert ist. Alternativ oder ergänzend kann aber auch vorteilhaft eine Anordnung der Heizvorrichtung oder zumindest eines Heizelements davon in die Druckregelvorrichtung vorgesehen sein. Dadurch kann sich einerseits eine kompakte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ergeben; andererseits kann eine möglichst verlustarme Nutzung der von der Heizvorrichtung erzeugten Wärmeenergie für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und/oder des Heizungswärmetauschers beziehungsweise der mittels des Heizungswärmetauschers temperierbaren Luft realisiert werden.
Die Heizvorrichtung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann insbesondere ein elektrisches Heizelement umfassen. Alternativ oder ergänzend kann jedoch auch ein beliebiges anders wirkendes Heizelement, beispielsweise ein Kraftstoff-Heizelement (Brenner), umfasst sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems Temperiermittel gleichzeitig in einem zweiten Temperiermittelkreislauf förderbar ist, der den Abgasturbolader und vorzugsweise auch eine (ggf. zweite Temperiermittelpumpe) umfasst. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der erste Temperiermittelkreislauf und der zweite Temperiermittelkreislauf voneinander separiert sind, so dass kein gemeinsamer Abschnitt vorgesehen ist, der zu beiden Temperiermittelkreisläufen zu zählen ist. Auf diese Weise kann eine Vermischung von Teilmengen des Temperiermittels, die die verschiedenen Temperiermittelkreisläufe durchströmen, vollständig oder zumindest weitgehend vermieden werden. Dadurch kann erreicht werden, dass Wärmeenergie, die von der Heizvorrichtung bereitgestellt wurde, im Wesentlichen ausschließlich für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls eines Heizungswärmetauschers beziehungsweise von Luft, die diesen durchströmt, genutzt werden kann. Gleichzeitig kann die Teilmenge des Temperiermittels, die den zweiten Temperiermittelkreislauf durchströmt, durch Abwärme zumindest des Abgasturboladers temperiert werden. Dies kann insbesondere sinnvoll sein, weil der Abgasturbolader nach einer Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors relativ schnell relativ viel Abwärme bereitstellt, die folglich vorteilhaft für eine möglichst schnelle Temperierung der entsprechenden Teilmenge des Temperiermittels genutzt werden kann. Der Verbrennungsmotor selbst kann dagegen nach einer Inbetriebnahme (ausgehend von einem Kaltstart) erst deutlich verzögert Abwärme für eine Temperierung des Temperiermittels zur Verfügung stellen, was insbesondere auf die deutlich höhere thermische Masse des Verbrennungsmotors im Vergleich zu dem Abgasturbolader zurückzuführen ist. Dementsprechend kann es vorteilhaft sein, dass der zweite Temperiermittelkreislauf den Verbrennungsmotor ausschließt. Dann kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass in dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems Temperiermittel den Verbrennungsmotor nicht durchströmt, sondern vielmehr innerhalb des Verbrennungsmotors steht. Dadurch kann eine relativ schnelle Erwärmung des Verbrennungsmotors realisiert werden, weil die von diesem selbst erzeugte Abwärme möglichst nicht über das Temperiermittel abgeführt wird. Im Ergebnis kann dann in dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems eine voneinander weitgehend unabhängige Temperierung von drei Teilsystemen der Brennkraftmaschine, nämlich einerseits der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls des Heizungswärmetauschers mittels der Heizvorrichtung, andererseits von Temperiermittel mittels Abwärme des Abgasturboladers und zudem des Verbrennungsmotors durch Abwärme von diesem selbst, realisiert werden. Dadurch kann eine möglichst vorteilhafte Nutzung der jeweils erzeugten Ab- oder Heizwärme erreicht werden.
Gegebenenfalls kann es auch sinnvoll sein, dass der zweite Temperiermittelkreislauf den Verbrennungsmotor einschließt, wodurch sich insbesondere ein relativ einfacher struktureller Aufbau für das Temperiersystem der Brennkraftmaschine ergeben kann. Für eine Temperierung beziehungsweise insbesondere Erwärmung des Verbrennungsmotors nach einem Kaltstart kann dann zusätzlich auch die Abwärme des Abgasturboladers genutzt werden.
Der erste Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems kann gegebenenfalls auch vorteilhaft während eines Nachlaufbetriebs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die sich unmittelbar an eine Außerbetriebnahme des Verbrennungsmotors anschließen kann, vorgesehen sein. Dabei kann Temperiermittel in dem zweiten Temperiermittelkreislauf gefördert werden, der zumindest den Abgasturbolader und gegebenenfalls auch den Verbrennungsmotor einschließt und der die Druckregelvorrichtung und die Heizvorrichtung, gegebenenfalls auch den Heizungswärmetauscher, ausschließt. Dadurch wird eine vorteilhafte Nachkühlung zumindest des Abgasturboladers und gegebenenfalls auch des Verbrennungsmotors nach der Außerbetriebnahme ermöglicht und dadurch ein Wärmestau und damit eine mögliche Überhitzung dieser Komponente(n) vermieden. Dabei kann es weiterhin sinnvoll sein, ausschließlich die oder zumindest eine der Temperiermittelpumpe(n) zu betreiben, die Temperiermittel in diesem zweiten Temperiermittelkreislauf fördert oder fördern. Folglich kann insbesondere die vorzugsweise in den ersten Temperiermittelkreislauf integrierte erste Temperiermittelpumpe während eines solchen Nachlaufbetriebs nicht betrieben werden.
Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass Temperiermittel in einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem zumindest die Heizvorrichtung, die Druckregelvorrichtung und den Abgasturbolader sowie gegebenenfalls die (erste) Temperiermittelpumpe und/oder die zweite Temperiermittelpumpe einschließenden dritten Temperiermittelkreislauf förderbar ist. Der dritte Temperiermittelkreislauf kann dabei den Verbrennungsmotor sowohl einschließen als auch ausschließen. In dem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems kann demnach Abwärme des Abgasturboladers und gegebenenfalls auch des Verbrennungsmotors für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls auch des Heizungswärmetauschers genutzt werden.
Die zweite Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems kann insbesondere während einer zweiten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine, die sich unmittelbar an die genannte ersten Phase anschließt, vorteilhaft sein. Dabei kann im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine vorgesehen sein, dass der zweite Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems eingestellt wird, nachdem während eines Betriebs der Brennkraftmaschine mit dem Temperiermittelverteilsystem in dem ersten Schaltzustand die Temperatur des in dem zweiten Temperiermittelkreislauf strömenden Temperiermittels die Temperatur des in dem ersten Temperiermittelkreislauf strömenden Temperiermittels am Einlass der Heizvorrichtung erreicht hat. Während der zweiten Phase des Warmlaufbetriebs kann folglich in vorteilhafter Weise auch Wärmeenergie des Temperiermittels für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls des Heizungswärmetauschers genutzt werden, die während der ersten Phase in dem zweiten Temperiermittelkreislauf auf das darin strömende Temperiermittel übertragen wurde. Die Heizvorrichtung kann während der zweiten Phase des Warmlaufbetriebs betrieben (insbesondere mit im Vergleich zu der ersten und auch zweiten Phase reduzierter Heizleistung) oder nicht betrieben werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, bei der in dem zweiten Schaltzustand der dritte Temperiermittelkreislauf den Verbrennungsmotor ausschließt, kann vorgesehen sein, dass Temperiermittel in einem dritten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem zumindest die Heizvorrichtung, die Druckregelvorrichtung, den Abgasturbolader und den Verbrennungsmotor sowie gegebenenfalls die erste Temperiermittelpumpe und oder die zweite Temperiermittelpumpe einschließenden, vierten Temperiermittelkreislauf förderbar ist. Dadurch kann dann sowohl Abwärme des Abgasturboladers als auch des Verbrennungsmotors für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls des Heizungswärmetauschers genutzt werden. Der dritte Schaltzustand kann vorzugsweise während einer dritten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Die Heizvorrichtung kann dabei (insbesondere mit im Vergleich zu der ersten und auch zweiten Phase reduzierter Heizleistung) betrieben oder nicht betrieben werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann zudem ein vierter Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems vorgesehen sein, in dem Temperiermittel in einem den Abgasturbolader sowie den Verbrennungsmotor einschließenden sowie die Heizvorrichtung und die Druckregelvorrichtung ausschließenden fünften Temperiermittelkreislauf förderbar ist. Dieser vierte Schaltzustand kann vorzugsweise während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt werden, um eine vorteilhafte Nachkühlung des Verbrennungsmotors und insbesondere des Abgasturboladers zu realisieren.
Gemäß einer zweiten Hauptvariante einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass der (erste) Temperiermittelkreislauf zusätzlich zumindest den Abgasturbolader sowie zwei Wärmetauschseiten eines Wärmetauschers einschließt, wobei eine erste der Wärmetauschseiten stromab der Druckregelvorrichtung und stromauf des Abgasturboladers und die zweite der Wärmetauschseiten stromab des Abgasturboladers und stromauf der Druckregelvorrichtung angeordnet sind. Dadurch kann auch in dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems Abwärme des Abgasturboladers und gegebenenfalls auch des Verbrennungsmotors, der in diesen (ersten) Temperiermittelkreislauf sowohl eingeschlossen als auch ausgeschlossen sein kann, für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls des Heizungswärmetauschers genutzt werden. Durch diese Anordnung des Wärmetauschers wird dabei zudem Wärmeenergie, die das Temperiermittel stromab der Druckregelvorrichtung noch aufweist, auf Temperiermittel übertragen, das vorzugsweise unmittelbar anschließend die Heizvorrichtung und die Druckregelvorrichtung, gegebenenfalls auch den Heizungswärmetauscher, durchströmt. Auf diese Weise kann in dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems, trotz der Integration des Abgasturboladers und gegebenenfalls auch des Verbrennungsmotors in den (ersten) Temperiermittelkreislauf, die von der Heizvorrichtung bereitgestellte Wärmeenergie im Wesentlichen ausschließlich für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls des Heizungswärmetauschers genutzt werden. Gleichzeitig kann ergänzend Abwärme zumindest des Abgasturboladers für diesen Zweck genutzt werden. Der erste Schaltzustand einer solchen Brennkraftmaschine kann ebenfalls vorteilhaft während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann zudem vorgesehen sein, dass Temperiermittel in einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem zweiten Temperiermittelkreislauf förderbar ist, der zumindest die Heizvorrichtung, die Druckregelvorrichtung und den Abgasturbolader sowie, optional, auch den Verbrennungsmotor einschließt. Dabei ist jedoch zumindest eine der Wärmetauschseiten des Wärmetauschers aus dem zweiten Temperiermittelkreislauf ausgeschlossen. Durch die so bewirkte Deaktivierung des Wärmetauschers kann dann in vorteilhafter Weise Abwärme des Abgasturboladers und gegebenenfalls des Verbrennungsmotors für eine Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls auch des Heizungswärmetauschers genutzt werden. Dieser zweite Schaltzustand kann vorteilhaft während einer zweiten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Die Heizvorrichtung kann dabei betrieben, dann insbesondere mit im Vergleich zu der ersten Phase reduzierter Heizleitung, oder nicht betrieben werden.
Weiterhin bevorzugt kann bei einer solchen Brennkraftmaschine, bei der der (erste) Temperiermittelkreislauf auch den Abgasturbolader sowie die zwei Wärmetauschseiten des Wärmetauschers einschließt, vorgesehen sein, dass Temperiermittel in einem dritten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem dritten Temperiermittelkreislauf förderbar ist, der den Verbrennungsmotor und den Abgasturbolader einschließt sowie die Heizvorrichtung und die Druckregelvorrichtung sowie gegebenenfalls auch den Heizungswärmetauscher ausschließt. Der dritte Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems kann vorteilhaft während eines Nachlaufbetriebs einer solchen Brennkraftmaschine eingestellt sein, um eine Nachkühlung des Verbrennungsmotors und des Abgasturboladers zu bewirken.
Für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann weiterhin ein Kombinationsschaltzustand des Temperiermittelverteilsystems vorgesehen sein, in dem zumindest zwei der Temperiermittelkreisläufe verbunden sind und folglich Temperiermittel zwischen diesen Temperiermittelkreisläufen überströmen beziehungsweise ausgetauscht werden kann. Dies ermöglicht, insbesondere bedarfsabhängig in einem variablen Maße, einen Teil des von dem Abgasturbolader und gegebenenfalls auch des Verbrennungsmotors erwärmten Temperiermittels zur Temperierung der Druckregelvorrichtung und gegebenenfalls des Heizungswärmetauschers zu nutzen. Ein solcher Kombinationsschaltzustand kann vorzugsweise während eines Normalbetriebs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, in dem die Temperatur zumindest des Verbrennungsmotors einen definierten Betriebstemperaturbereich erreicht hat, vorgesehen sein. Ergänzend oder alternativ kann für diesen Zweck auch mehrfach zwischen verschiedenen der Schaltzustände umgeschaltet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass ein Temperiermittelkühler sowie ein dem Temperiermittelkühler zugeordneter Kühlerbypass in paralleler Anordnung zueinander, vorzugsweise stromab des Verbrennungsmotors und weiterhin bevorzugt stromauf des Abgasturboladers, in das Temperiersystem integriert sind, wobei mittels des Temperiermittelverteilsystems Temperiermittel auf den Temperiermittelkühler und den Kühlerbypass verteilbar ist. Dadurch wird eine bedarfsabhängige Rückkühlung des Temperiermittels, insbesondere während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine, durch einen Übergang von Wärmeenergie auf ein Kühlmedium, insbesondere Umgebungsluft, ermöglicht. Die Kombination aus Temperiermittelkühler und Kühlerbypass kann dabei in einen beliebigen oder in jeden der genannten Temperiermittelkreisläufe, die auch den Verbrennungsmotor einschließen, integriert sein.
Das Temperiermittelverteilsystem einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann exakt ein Steuerventil oder zwei oder drei Steuerventile aufweisen, wodurch dieses eine einfache konstruktive Ausgestaltung aufweist. Das oder die Steuerventile können dabei als Umschaltventile mit lediglich zwei Schaltstellungen oder als Proportionalventil mit einer Vielzahl möglicher Schaltstellungen (einschließlich stufenlos einstellbar) ausgestaltet sein.
Bei dem Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann es sich um einen (selbstzündenden und qualitätsgeregelten) Dieselmotor oder um einen (fremdgezündeten und quantitätsgeregelten) Ottomotor oder um eine Kombination daraus, d.h. z.B. um einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung, handeln.
Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas handeln. Der Kraftstoff kann weiterhin bevorzugt in dem oder den Kraftstoffdrucktanks gasförmig unter einem relativ hohen Druck von beispielsweise zwischen ca. 150 bar und ca. 260 bar, vorzugsweise von ca. 200 bar gespeichert sein.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug kann insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW) sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung:

1: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine;
2: eine erste Ausgestaltungsform eines Temperiersystems für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
3: das Temperiersystem gemäß der 2 während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
4: das Temperiersystem gemäß den 2 und 3 während einer dritten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
5: das Temperiersystem gemäß den 2 bis 4 während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine;
6: das Temperiersystem gemäß den 2 bis 5 während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
7: eine zweite Ausgestaltungsform eines Temperiersystems für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
8: das Temperiersystem gemäß der 7 während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
9: das Temperiersystem gemäß den 7 und 8 während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine;
10: das Temperiersystem gemäß den 7 bis 9 während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
11: eine dritte Ausgestaltungsform eines Temperiersystems für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
12: das Temperiersystem gemäß der 11 während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
13: das Temperiersystem gemäß den 11 und 12 während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine;
14: das Temperiersystem gemäß den 11 bis 13 während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
15: eine vierte Ausgestaltungsform eines Temperiersystems für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
16: das Temperiersystem gemäß der 15 während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine;
17: das Temperiersystem gemäß den 15 und 16 während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine; und
18: das Temperiersystem gemäß den 15 bis 17 während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine.

Die in der 1 dargestellte Brennkraftmaschine beziehungsweise ein Verbrennungsmotor 1 der Brennkraftmaschine ist mit einem gasförmigen Kraftstoff, der in einem oder mehreren parallel geschalteten Kraftstoffdrucktanks 2 unter einem relativ hohen Druck von beispielsweise ca. 200 bar gespeichert ist, betreibbar.
Der Verbrennungsmotor 1 wird über einen Frischgasstrang 3 mit Frischgas, bei dem es sich primär um über einen Luftfilter 4 angesaugte Umgebungsluft 5 handelt, versorgt. In den zu dem Verbrennungsmotor 1 strömenden Frischgasstrom kann mittels Gaseinblasventilen 6, die in ein Saugrohr 7 des Frischgasstrangs 3 integriert sind, dosiert Kraftstoff eingebracht werden. Das so erzeugte Frischgas-Kraftstoff-Gemisch kann dann in dem Verbrennungsmotor 1 verbrannt werden, um mechanische Antriebsleistung bereitzustellen. Das bei der Verbrennung des Frischgas-Kraftstoff-Gemischs entstandene Abgas 8 wird über einen Abgasstrang 9 der Brennkraftmaschine abgeführt und dabei zumindest teilweise über eine Abgasturbine 10 eines Abgasturboladers 11 geführt, wodurch Antriebsleistung für einen Frischgasverdichter 12 des Abgasturboladers 11 erzeugt wird. Der Frischgasverdichter 12 ist in den Frischgasstrang 3 integriert und dient dazu, das dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführende Frischgas zu verdichten. Mittels eines sogenannten Wastegates 13 zur bedarfsweisen Umgehung der Abgasturbine 10 und/oder mittels eines Umluftventils 14, das der Vermeidung eines zu großen Druckaufbaus stromab des Frischgasverdichters 12 dient, wird der von dem Frischgasverdichter 12 erzeugte Ladedruck bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors 14 mit hoher Last begrenzt und eine Überbelastung des Abgasturboladers 11 und des Verbrennungsmotors 1 verhindert. Ergänzend oder alternativ zu dem Wastegate 13 und/oder dem Umluftventil 14 kann die Abgasturbine auch eine variable Turbinengeometrie (VTG) aufweisen.
Das von dem Frischgasverdichter 12 verdichtete Frischgas strömt durch eine Ladeluftstrecke und durchströmt dabei zunächst einen Ladeluftkühler 15 und daraufhin eine Drosselklappe 16, die einer quantitativen Lastregelung des Verbrennungsmotors 1 dienen kann. Anschließend strömt das Frischgas in das Saugrohr 7, das den letzten Abschnitt des Frischgasstrangs 3 darstellt und in dem die Frischgasströmung auf Teilströmungen, die den einzelnen Brennräumen (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 1 zugeführt werden, aufgeteilt wird. Dazu bildet das Saugrohr 7 eine der Anzahl der Brennräume entsprechende Anzahl an Gasführungskanälen 17 aus. Jeweils ein Gaseinblasventil 6 ist jedem der Gasführungskanäle 17 zugeordnet und in einen Anfangsabschnitt des jeweils dazugehörigen Gasführungskanals 17 integriert. Alternativ zu einer Anordnung jeweils eines Gaseinblasventils 6 in den Gasführungskanälen 17 kann auch eine zentrale Gaseinblasung in einen vor den Gasführungskanälen 17 liegenden Abschnitt des Frischgasstrangs 3 erfolgen. Ebenso kann eine direkte Einblasung in die Brennräume umgesetzt sein.
Der Kraftstoff wird den Gaseinblasventilen 6 über ein Gasverteilerrohr 18, ein sogenanntes Gasrail, zugeführt. Dabei weist der Kraftstoff innerhalb des Gasverteilerrohrs 18 einen Druck von beispielsweise ca. 10 bar auf, wobei die Entspannung des bei ca. 200 bar in dem oder den Kraftstoffdrucktanks 2 gespeicherten Kraftstoffs bis auf diesen Druck von ca. 10 bar zum einen mittels jeweils eines Tankregelventils 19, das jedem Kraftstoffdrucktank 2 zugeordnet ist, sowie mittels einer Druckregelvorrichtung 20 erfolgt. Aufgrund des Joule-Thomson-Effekts ist die Druckregelvorrichtung 20 auf ihrer Niederdruckseite infolge der durch diese bewirkten erheblichen Entspannung mit Kraftstoff in Kontakt, der eine sehr niedrige Temperatur von weit unter 0°C aufweisen kann. Um dennoch eine sichere Funktion der Druckregelvorrichtung 20 zu gewährleisten, ist diese in ein in der 1 lediglich stark vereinfacht dargestelltes Temperiersystems 21 der Brennkraftmaschine integriert, durch das die Druckregelvorrichtung 20 mit einem flüssigen Temperiermittel durchströmt werden kann, dessen Temperatur deutlich oberhalb der Temperatur des auf der Niederdruckseite der Druckregelvorrichtung 20 vorhandenen Kraftstoffs und in der Regel auch deutlich oberhalb der Umgebungstemperatur liegen kann.
Verschiedene Ausgestaltungsformen von Temperiersystemen oder zumindest von Abschnitten davon für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß beispielsweise der 1 sind in den 2 bis 18 gezeigt, wobei die 2 bis 14 Ausgestaltungsformen gemäß einer ersten Hauptvariante und die 15 bis 18 eine Ausgestaltungsform gemäß einer zweiten Hauptvariante zeigen.
Die Ausgestaltungsformen gemäß der ersten Hauptvariante, wie sie in den 2 bis 14 dargestellt sind, sind dabei dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung eines Temperiermittelverteilsystems des jeweiligen Temperiersystems 21 ein erster Temperiermittelkreislauf 22a ausgebildet ist, der jeweils einen Heizungswärmetauscher 23 mit darin integrierter Heizvorrichtung 24, eine Druckregelvorrichtung 20, die einen Einlass 26 sowie einen Auslass 27 für gasförmigen Kraftstoff umfasst, sowie eine erste Temperiermittelpumpe 28a einschließt, gleichzeitig jedoch einen Abgasturbolader 11 und auch den Verbrennungsmotor 1 ausschließt. Bei der zweiten Hauptvariante gemäß den 15 bis 18 schließt der erste Temperiermittelkreislauf 22a dagegen zusätzlich den Abgasturbolader 11 und den Verbrennungsmotor 1 sowie weiterhin zwei Wärmetauschseiten 29a eines Wärmetauschers 29 ein.
Neben diesen Komponenten umfassen sämtliche der Temperiersysteme 21 gemäß den 2 bis 18 noch jeweils einen Temperiermittelkühler 30 sowie einen diesem zugeordneten Kühlerbypass 31, zwei oder drei Temperiermittelpumpen 28 sowie das Temperiermittelverteilsystem, das aus zwei oder drei Steuerventilen 32 besteht. Dabei ist jeweils ein erstes Steuerventil 32a in den Kühlerbypass 31 integriert. Mittels dieses ersten Steuerventils 32a kann bedarfsweise Temperiermittel an dem Temperiermittelkühler 30 vorbei geleitet werden und dadurch eine Rückkühlung des Temperiermittels unterbunden oder gesteuert bewirkt werden.
Das Temperiersystem gemäß den 2 bis 6 umfasst grundsätzlich einen Haupttemperierkreis, in den in Reihe der Heizungswärmetauscher 23 mit integrierter Heizvorrichtung 24, die Druckregelvorrichtung 20, eine erste Temperiermittelpumpe 28a, der Verbrennungsmotor 1, die Parallelschaltung aus Temperiermittelkühler 30 und Kühlerbypass 31 sowie eine zweite Temperiermittelpumpe 28b integriert sind. Der Verbrennungsmotor 1 weist zudem eine von diesem direkt oder elektromotorisch antreibbare, dritte Temperiermittelpumpe 28c auf. Die erste Temperiermittelpumpe 28a und die zweite Temperiermittelpumpe 28b sind elektromotorisch antreibbar.
Eine erste Kurzschlussleitung 33a des Temperiersystems 21 zweigt unmittelbar stromab der ersten Temperiermittelpumpe 28a aus dem Haupttemperierkreis ab und mündet unmittelbar stromauf des Heizungswärmetauschers 23 in den Haupttemperierkreis. In diese erste Kurzschlussleitung 33a ist ein Rückschlagventil 34 integriert, das bei einem definierten Überdruck im Bereich des Abzweigs im Vergleich zu der Mündung öffnet.
Unmittelbar stromab Abgasturboladers 11 zweigt eine zweite Kurzschlussleitung 33b aus dem Haupttemperierkreis ab und mündet unmittelbar stromab des Abzweigs der ersten Kurzschlussleitung 33a in den Haupttemperierkreis. In den Abzweig dieser zweiten Kurzschlussleitung 33b ist ein zweites Steuerventil 32b integriert. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des zweiten Steuerventils 32b wird Temperiermittel, das von dem Abgasturbolader 11 kommt, in Richtung des Heizungswärmetauschers 23 und/oder über die zweite Kurzschlussleitung 33b geführt.
Zwischen der Mündung der zweiten Kurzschlussleitung 33b und dem Verbrennungsmotor 1 zweigt eine dritte Kurzschlussleitung 33c aus dem Haupttemperierkreis ab. Die dritte Kurzschlussleitung 33c mündet zwischen der Kombination aus Temperiermittelkühler 30 und Kühlerbypass 31 einerseits sowie der zweiten Temperiermittelpumpe 28b andererseits in den Haupttemperierkreis. In den Abzweig dieser dritten Kurzschlussleitung 33c ist das dritte Steuerventil 32c integriert. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des dritten Steuerventils 32c kann Temperiermittel, das an diesem ankommt, zu dem Verbrennungsmotor 1 und/oder über die dritte Kurzschlussleitung 33c geführt werden.
Während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs einer das Temperiersystem 21 gemäß den 2 bis 6 umfassenden Brennkraftmaschine sind, gemäß einem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems, das zweite Steuerventil 32a und das dritte Steuerventil 32c derart geschaltet, dass das gesamte bei diesen jeweils ankommende Temperiermittel über die jeweils daran angeschlossene Kurzschlussleitung 33b, 33c geführt wird. Dadurch liegt ein erster Temperiermittelkreislauf 22a vor, der ausschließlich den Heizungswärmetauscher 23 mit der integrierten Heizvorrichtung 24, die Druckregelvorrichtung 20 und die erste Temperiermittelpumpe 28a umfasst. Das gesamte in diesem ersten Temperiermittelkreislauf 22a geführte Temperiermittel wird dabei über die erste Kurzschlussleitung 33a geführt.
Weiterhin liegt in dem ersten Schaltzustand ein zweiter Temperiermittelkreislauf 22b vor, der ausschließlich die zweite Temperiermittelpumpe 28b und den Abgasturbolader 11 einschließt. Das gesamte in diesem zweiten Temperiermittelkreislauf 22b geführte Temperiermittel wird dabei über die zweite Kurzschlussleitung 33b und die dritte Kurzschlussleitung 33c geführt. In dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems kann Wärmeenergie, die mittels der Heizvorrichtung 24 bereitgestellt wird, ausschließlich zur Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt werden. Weiterhin kann mittels Abwärme des Abgasturboladers 11 eine relativ schnelle Erwärmung von in dem zweiten Temperiermittelkreislauf 22b strömendem Temperiermittel realisiert werden.
Für eine zweite Phase des Warmlaufbetriebs, die sich an die erste Phase anschließt, wird gemäß einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems das zweite Steuerventil 32b derart geschaltet, dass das gesamte ankommende Temperiermittel in Richtung des Heizungswärmetauschers 23 und kein Kühlmittel über die zweite Kurzschlussleitung 33b geführt wird (vgl. 3). Es ergibt sich ein dritter Temperiermittelkreislauf 22c. Ein Umschalten von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems erfolgt dann, wenn die Temperatur des Temperiermittels stromab des Abgasturboladers 11 die Temperatur des Temperiermittels am Einlass des Heizungswärmetauschers 23 erreicht hat. Dadurch kann das zuvor und auch anschließend mittels Abwärme des Abgasturboladers 11 erwärmte Kühlmittel vorteilhaft zur Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt werden. Die Heizleistung der Heizvorrichtung 24 kann dadurch bedarfsabhängig bis gegebenenfalls auf Null reduziert werden.
In dem ersten und zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems liegt in dem Verbrennungsmotor 1 stehendes Temperiermittel vor, wodurch der Verbrennungsmotor 1 das in diesem befindliche Temperiermittel relativ schnell durch die eigene Abwärme erwärmt. Hat dieses in dem Verbrennungsmotor 1 stehende Temperiermittel eine definierte Temperatur erreicht, die insbesondere der Temperatur des Temperiermittels am Einlass des Heizungswärmetauschers 23 entsprechend kann, kann gemäß der 4 das Temperiermittelverteilsystem durch ein Umschalten des dritten Steuerventils 32c in einen dritten Schaltzustand gestellt werden. Das an dem zweiten Steuerventil 32b ankommende Temperiermittel wird dann vollständig zu dem Verbrennungsmotor 1 geführt, so dass zusätzlich auch die Abwärme des Verbrennungsmotors 1 für eine Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt werden kann. Es ergibt sich ein vierter Temperiermittelkreislauf 22d. Die dritte Schaltstellung des Temperiermittelverteilsystems kann dabei während einer dritten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt sein. Die Heizleistung der Heizvorrichtung 24 kann dabei bedarfsabhängig bis gegebenenfalls auf Null reduziert sein.
Die 6 zeigt das Temperiersystem während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine nach einer Außerbetriebnahme des Verbrennungsmotors 1. Das Temperiermittelverteilsystem befindet sich dabei in einem vierten Schaltzustand, in dem das gesamte an dem dritten Steuerventil 32c ankommende Temperiermittel zu dem Verbrennungsmotor 1 und das gesamte an dem zweiten Steuerventil 32b ankommende Temperiermittel über die zweite Kurzschlussleitung 33b geführt wird. Dadurch ergibt sich ein fünfter Temperiermittelkreislauf 22e, der ausschließlich den Verbrennungsmotor 1 mit der dritten Temperiermittelpumpe 28c, die zweite Temperiermittelpumpe 28b und den Abgasturbolader 11 einschließt. Da die erste Temperiermittelpumpe 28a während des Nachlaufbetriebs nicht in Betrieb genommen ist, wird Temperiermittel folglich lediglich in dem fünften Temperiermittelkreislauf 22e gefördert, wodurch ein Nachkühlen des Verbrennungsmotors 1 und insbesondere auch des Abgasturboladers 11 erreicht wird. Die Heizvorrichtung 24 ist dabei nicht in Betrieb genommen.
Gemäß der 5 kann das Temperiermittelverteilsystem während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine zyklisch, beispielsweise mit einer Frequenz zwischen 0,2 Hz und 5 Hz, zwischen dem dritten Schaltzustand gemäß der 4 und dem vierten Schaltzustand gemäß der 6 umgeschaltet werden, wodurch, in Abhängigkeit von der Umschaltfrequenz, gesteuert werden kann, in welchem Maße Abwärme des Verbrennungsmotors 1 und des Abgasturboladers 11 zur Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt wird. Dadurch kann eine Solltemperatur der Druckregelvorrichtung 20 eingestellt werden. Alternativ dazu kann bei einer Ausgestaltung zumindest des zweiten Steuerventils 32b als Proportionalventil auch vorgesehen sein, dass eine solche Steuerung auch durch eine Einstellung des zweiten Steuerventils 32b derart, dass dieses Temperiermittel sowohl zu dem Heizungswärmetauscher 23 als auch über die zweite Kurzschlussleitung 33b führt (Kombinationsschaltzustand), realisiert werden.
Die in den 7 bis 10 dargestellte Brennkraftmaschine unterscheidet sich von derjenigen gemäß der 1 strukturell lediglich dahingehend, dass die dritte Kurzschlussleitung 33c einschließlich des dazugehörigen (dritten) Steuerventils 32c nicht vorgesehen ist. Es entfällt folglich die Möglichkeit, Kühlmittel in einem Temperiermittelkreislauf zu fördern, der den Abgasturbolader 11 einschließt, den Verbrennungsmotor 1 jedoch ausschließt.
Dementsprechend schließt der in einem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems dieser Brennkraftmaschine vorliegende zweite Temperiermittelkreislauf (22b) auch den Verbrennungsmotor 1 ein (vgl. 7). Dieser erste Schaltzustand ist wiederum während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine eingestellt.
Der dritte Temperiermittelkreislauf 22c, der in einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems gemäß der 8 ausgebildet ist, umfasst ebenfalls den Verbrennungsmotor 1 und entspricht damit dem Haupttemperierkreis mit sämtlichen darin angeordneten Komponenten. Der zweite Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems ist wiederum während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs eingestellt ist. Eine Unterscheidung in eine zweite und dritte Phase des Warmlaufbetriebs, wie es bei der Brennkraftmaschine gemäß den 2 bis 6 vorgesehen ist, ist bei der Brennkraftmaschine gemäß den 7 bis 10 nicht vorgesehen.
Während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine (vgl. 9) wird zyklisch zwischen der ersten Schaltstellung gemäß der 7 und der zweiten Schaltstellung gemäß der 8 umgeschaltet, oder, bei einer Ausgestaltung des der zweiten Kurzschlussleitung 33b zugeordneten Steuerventils 32b als Proportionalventil, ein Kombinationsschaltzustand eingestellt: Dadurch kann gesteuert werden, in welchem Maße Abwärme des Verbrennungsmotors 1 und des Abgasturboladers 11 zur Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt wird. Dadurch kann eine Solltemperatur der Druckregelvorrichtung 20 eingestellt werden.
Während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine gemäß der 10 ist wiederum der erste Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems eingestellt, wobei Temperiermittel ausschließlich in dem zweiten Temperiermittelkreislauf 22b gefördert wird.
Die in den 11 bis 14 dargestellte Brennkraftmaschine umfasst grundsätzlich zwei Temperierkreise, von denen ein erster den Heizungswärmetauscher 23 mit integrierter Heizvorrichtung 24, die Druckregelvorrichtung 20 und die erste Temperiermittelpumpe 28a umfasst, während der zweite Temperierkreis die zweite Temperiermittelpumpe 28b, den Abgasturbolader 11, den Verbrennungsmotor 1 mit dritter Temperiermittelpumpe 28c sowie die Kombination aus Temperiermittelkühler 30 und Kühlerbypass 31 einschließt. Die zwei Temperierkreise sind über zwei Verbindungsleitungen 35 miteinander verbunden, die beide stromab der ersten Temperiermittelpumpe 28a und stromauf des Heizungswärmetauschers 23 in den ersten Temperierkreis übergehen. Ein Übergang der ersten Verbindungsleitung 35a erfolgt in den Abschnitt des zweiten Temperierkreises, der zwischen dem Abgasturbolader 11 und dem Verbrennungsmotor 1 gelegen ist. Die zweite Verbindungsleitung 35b mündet dagegen in den Abschnitt des zweiten Temperierkreises, der zwischen der Kombination aus Temperiermittelkühler 30 und Kühlerbypass 31 einerseits sowie der zweiten Temperiermittelpumpe 28b gelegen ist. In diese Mündung ist ein zweites Steuerventil 32b integriert, das eine erste Schaltstellung aufweist, in der Temperiermittel innerhalb des zweiten Temperierkreises förderbar ist (entsprechend einem zweiten Temperiermittelkreislauf 22b), wobei gleichzeitig die zweite Verbindungsleitung 35b abgetrennt beziehungsweise versperrt ist. In einer zweiten Schaltstellung ist die zweite Verbindungsleitung 35b dagegen freigegeben und der zweite Temperierkreis ist unterbrochen.
Während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs (vgl. 11) ist das zweite Steuerventil 28b gemäß einem ersten Schaltzustand des aus dem zweiten Steuerventil 32b und dem ersten Steuerventil 32a bestehenden Temperiermittelverteilsystems in die erste Schaltstellung gestellt, wodurch Temperiermittel mittels der ersten Temperiermittelpumpe 28a in einem ersten Temperiermittelkreislauf 22a gefördert wird, der den Heizungswärmetauscher 23 mit integrierter Heizvorrichtung 24 und die Druckregelvorrichtung 20 einschließt. Weiterhin wird Temperiermittel mittels der zweiten Temperiermittelpumpe 28b und der dritten Temperiermittelpumpe 28c in dem zweiten Temperiermittelkreislauf 22b gefördert.
Während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs (vgl. 12) ist das zweite Steuerventil 32b gemäß einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in die zweite Schaltstellung gestellt, wodurch Temperiermittel mittels der ersten Temperiermittelpumpe 28a und der zweiten Temperiermittelpumpe 28b in einem dritten Temperiermittelkreislauf 22c gefördert wird, der den Heizungswärmetauscher 23 mit integrierter Heizvorrichtung 24, die Druckregelvorrichtung 20 und den Abgasturbolader 11 einschließt, den Verbrennungsmotor 1 jedoch ausschließt.
Während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine (vgl. 13) wird zyklisch zwischen der ersten Schaltstellung gemäß der 11 und der zweiten Schaltstellung gemäß der 12 umgeschaltet oder es wird bei einer Ausgestaltung des zweiten Steuerventils 32b als Proportionalventil ein Kombinationsschaltzustand eingestellt, wodurch gesteuert werden kann, in welchem Maße Abwärme des Verbrennungsmotors 1 und des Abgasturboladers 11 zur Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt wird. Dadurch kann eine Solltemperatur der Druckregelvorrichtung 20 eingestellt werden.
Während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine (vgl. 14) ist wiederum der erste Schaltzustand eingestellt, wobei Temperiermittel ausschließlich in dem zweiten Temperiermittelkreislauf 22b gefördert wird.
Die in den 15 bis 18 dargestellte Brennkraftmaschine gemäß der zweiten Hauptvariante umfasst ebenfalls einen Haupttemperierkreis, in den in Reihe der Heizungswärmetauscher 23 mit integrierter Heizvorrichtung 24, die Druckregelvorrichtung 20, eine erste Wärmetauschseite 29a des Wärmetauschers 29, der Verbrennungsmotor 1 mit erster Temperiermittelpumpe 28a, die Kombination aus Temperiermittelkühler 30 und Kühlerbypass 31, eine zweite Temperiermittelpumpe 28b, die zweite Wärmetauschseite 29b des Wärmetauschers 29 sowie eine Drossel 25 integriert sind. Weiterhin ist eine Kurzschlussleitung 33a vorgesehen, die stromab des Abgasturboladers 11 und stromauf der zweiten Wärmetauschseite 29b des Wärmetauschers 29 abzweigt und die stromab der ersten Wärmetauschseite 29a des Wärmetauschers 29 sowie stromauf des Verbrennungsmotors 1 in den Haupttemperierkreis mündet. In diese erste Kurzschlussleitung 33a ist ein zweites Steuerventil 32b integriert. Und schließlich umfasst das Temperiersystem der Brennkraftmaschine eine zweite Kurzschlussleitung 33b, die stromab des Abzweigs der ersten Kurzschlussleitung 33a und stromauf des Wärmetauschers 29 aus dem Haupttemperierkreis abzweigt und die zwischen der Drossel 25 und dem Heizungswärmetauscher 23 in den Haupttemperierkreis mündet. In diese zweite Kurzschlussleitung 33b ist ein drittes Steuerventil 32c integriert.
Während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine sind das zweite Steuerventil 32b und das dritte Steuerventil 32c entsprechend einem ersten Schaltzustand derart geschaltet, dass diese ein Strömen von Temperiermittel über die jeweilige Kurzschlussleitung 33a, 33b verhindern (vgl. 15). Dadurch wird Temperiermittel in einem dem Haupttemperierkreis entsprechenden ersten Temperiermittelkreislauf 22a gefördert. Die Heizvorrichtung 24 ist dabei in Betrieb genommen, so dass Heizwärme der Heizvorrichtung 24 sowie Abwärme des Abgasturboladers 11 und gegebenenfalls auch des Verbrennungsmotors 1 zur Temperierung von insbesondere dem Heizungswärmetauscher 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt werden können. Durch den Wärmetauscher 29 wird dabei auch Wärmeenergie genutzt, die Temperiermittel, das von der Druckregelvorrichtung 20 kommt, noch aufweist und die teilweise auf Temperiermittel übertragen wird, das unmittelbar anschließend durch den Heizungswärmetauscher 23 und daraufhin durch die Druckregelvorrichtung 20 geführt wird.
Während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine (vgl. 16) wird, durch ein entsprechendes Verstellen des dritten Steuerventils 32c (gemäß einem zweiten Schaltzustand) Temperiermittel über die zweite Kurzschlussleitung 33b geführt und damit die zweite Wärmetauschseite 29b des Wärmetauschers 29 umgangen. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Verteilung von Abwärme des Verbrennungsmotors 1 und des Abgasturboladers 11 sowie gegebenenfalls von Heizwärme der Heizvorrichtung 24 auf die dann in einem entsprechenden zweiten Temperiermittelkreislauf 22b durchströmten Komponenten.
Während eines Nachlaufbetriebs der Brennkraftmaschine nach einer Außerbetriebnahme des Verbrennungsmotors 1 (vgl. 18) befindet sich das Temperiermittelverteilsystem in einem dritten Schaltzustand, in dem das gesamte von dem Abgasturbolader 11 kommende Temperiermittel über die erste Kurzschlussleitung 33a zu dem Verbrennungsmotor 1 geführt wird. Dadurch ergibt sich ein dritter Temperiermittelkreislauf 22c, der ausschließlich den Verbrennungsmotor 1, die erste Temperiermittelpumpe 28a, die zweite Temperiermittelpumpe 28b und den Abgasturbolader 11 einschließt. Dadurch wird ein Nachkühlen des Verbrennungsmotors 1 und insbesondere auch des Abgasturboladers 11 erreicht.
Während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine (vgl. 17) kann zyklisch zwischen dem ersten Schaltzustand gemäß der 15, dem zweiten Schaltzustand gemäß der 16 und dem dritten Schaltzustand gemäß der 18 umgeschaltet werden. Alternativ kann bei einer Ausgestaltung des zweiten Steuerventils 32a und/oder des dritten Steuerventils 32c als Proportionalventil ein Kombinationsschaltzustand eingestellt werden. Dadurch kann gesteuert werden, in welchem Maße Abwärme des Verbrennungsmotors 1 und des Abgasturboladers 11 zur Temperierung des Heizungswärmetauschers 23 und der Druckregelvorrichtung 20 genutzt wird. Dadurch kann eine Solltemperatur der Druckregelvorrichtung 20 eingestellt werden.
Die Heizleistung der Heizvorrichtung 24 kann geregelt werden. Hierzu kann diese von einem Regler, z.B. einem Pl-Regler, der Teil eines Steuergeräts der Brennkraftmaschine ist, angesteuert werden. Die Applikation im Steuergerät gibt den Temperatursollwert für die Temperatur des Temperiermittels am Auslass der Heizvorrichtung 24 beziehungsweise am Auslass des diese integrierenden Heizungswärmetauschers 23 vor. Über eine gemessene Temperatur des Temperiermittels an diesem Auslass wird über eine Regelabweichung der Regler geführt und die Temperatur eingeregelt. Die Heizleistung gibt dabei den Gradienten des Temperaturanstiegs des Temperiermittels vor. Diese Heizleistung ist bedarfsgerecht auszuführen. Ist die Temperatur des Temperiermittels an dem Einlass in die Heizvorrichtung größer als der Sollwert, so wird dann die Heizleistung über den Regler im Steuergerät reduziert bzw. abgeschaltet.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Kraftstoffdrucktank
3: Frischgasstrang
4: Luftfilter
5: Umgebungsluft
6: Gaseinblasventil
7: Saugrohr
8: Abgas
9: Abgasstrang
10: Abgasturbine
11: Abgasturbolader
12: Frischgasverdichter
13: Wastegate
14: Umluftventil
15: Ladeluftkühler
16: Drosselklappe
17: Gasführungskanal
18: Gasverteilerrohr
19: Tankregelventil
20: Druckregelvorrichtung
21: Temperiersystem
22: Temperiermittelkreislauf
22a: erster Temperiermittelkreislauf
22b: zweiter Temperiermittelkreislauf
22c: dritter Temperiermittelkreislauf
22d: vierter Temperiermittelkreislauf
22e: fünfter Temperiermittelkreislauf
23: Heizungswärmetauscher
24: Heizvorrichtung
25: Drossel
26: Einlass der Druckregelvorrichtung für gasförmigen Kraftstoff
27: Auslass der Druckregelvorrichtung für gasförmigen Kraftstoff
28: Temperiermittelpumpe
28a: erste Temperiermittelpumpe
28b: zweite Temperiermittelpumpe
28c: dritte Temperiermittelpumpe
29: Wärmetauscher
29a: erste Wärmetauschseite des Wärmetauschers
29b: zweite Wärmetauschseite des Wärmetauschers
30: Temperiermittelkühler
31: Kühlerbypass
32: Steuerventil
32a: erstes Steuerventil
32b: zweites Steuerventil
32c: drittes Steuerventil
33: Kurzschlussleitung
33a: erste Kurzschlussleitung
33b: zweite Kurzschlussleitung
33c: dritte Kurzschlussleitung
34: Rückschlagventil
35: Verbindungsleitung
35a: erste Verbindungsleitung
35b: zweite Verbindungsleitung
36: Gehäuse des Heizungswärmetauschers
37: Temperiermitteleinlass
38: Temperiermittelauslass
39: Temperiermittelleitung
40: Glühstift
41: Kraftstoffeinlass
42: Kraftstoffauslass
43: Lufteinlass

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2006/084583 A1 [0010]
US 9441577 B2 [0011]

Claims

Brennkraftmaschine mit • einem Verbrennungsmotor (1), der für den Betrieb mit einem gasförmigen Kraftstoff ausgelegt ist, • einem Kraftstoffversorgungssystem, das einen Kraftstoffdrucktank (2), eine Druckregelvorrichtung (20) und ein Gaseinblasventil (6) umfasst, wobei die Druckregelvorrichtung (20) in eine Gasleitung integriert ist, die den Kraftstoffdrucktank (2) mit dem Gaseinblasventil (6) verbindet, und • einem Temperiersystem (21), das den Verbrennungsmotor (1), einen Abgasturbolader (11), eine Temperiervorrichtung (24), die Druckregelvorrichtung (20), mindestens eine Temperiermittelpumpe (28) und ein Temperiermittelverteilsystem umfasst, wobei diese Komponenten mittels Temperiermittelleitungen verbunden sind. dadurch gekennzeichnet, dass Temperiermittel in einem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem die Heizvorrichtung (24) und die Druckregelvorrichtung (20) einschließenden (ersten) Temperiermittelkreislauf (22a) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der (erste) Temperiermittelkreislauf (22a) den Abgasturbolader (11) und/oder den Verbrennungsmotor (1) ausschließt.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems Temperiermittel in einem den Abgasturbolader (11) umfassenden zweiten Temperiermittelkreislauf (22b) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiermittel in einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem die Heizvorrichtung (24), die Druckregelvorrichtung (20) und den Abgasturbolader (11) einschließenden dritten Temperiermittelkreislauf (22c) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiermittel in einem dritten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem die Heizvorrichtung (24), die Druckregelvorrichtung (20), den Abgasturbolader (11) sowie den Verbrennungsmotor (1) einschließenden vierten Temperiermittelkreislauf (22d) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiermittel in einem vierten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem den Abgasturbolader (11) und den Verbrennungsmotor (1) einschließenden sowie die Heizvorrichtung (24) und die Druckregelvorrichtung (20) ausschließenden fünften Temperiermittelkreislauf (22e) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der (erste) Temperiermittelkreislauf (22a) den Abgasturbolader (11) sowie zwei Wärmetauschseiten (29a, 29b) eines Wärmetauschers (29) einschließt, wobei eine erste (29a) der Wärmetauschseiten (29a, 29b) stromab der Druckregelvorrichtung (20) und stromauf des Abgasturboladers (11) und die zweite (29b) der Wärmetauschseiten (29a, 29b) stromab des Abgasturboladers (11) und stromauf der Druckregelvorrichtung (20) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiermittel in einem zweiten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem die Heizvorrichtung (24), die Druckregelvorrichtung (20) und den Abgasturbolader (11) einschließenden sowie zumindest eine der Wärmetauschseiten (29a, 29b) des Wärmetauschers (29) ausschließenden zweiten Temperiermittelkreislauf (22b) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Temperiermittelkreislauf (22b) den Verbrennungsmotor (1) einschließt.
Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiermittel in einem dritten Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems in einem den Verbrennungsmotor (1) und den Abgasturbolader (11) einschließenden sowie die Heizvorrichtung (24) und die Druckregelvorrichtung (20) ausschließenden dritten Temperiermittelkreislauf (22c) förderbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperiermittelkühler (30) sowie ein dem Temperiermittelkühler (30) zugeordneter Kühlerbypass (31) in das Temperiersystem (21) integriert sind, wobei mittels des Temperiermittelverteilsystems Temperiermittel auf den Temperiermittelkühler (30) und den Kühlerbypass (31) variabel verteilbar ist.
Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kombinationsschaltzustand des Temperiermittelverteilsystems zumindest zwei der Temperiermittelkreislaufe (22a - 22e) verbunden sind.
Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der (erste) Temperiermittelkreislauf (22a) einen Heizungswärmetauscher (23) einschließt.
Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (24) in den Heizungswärmetauscher (23) und/oder in die Druckregelvorrichtung (20) integriert ist.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • während einer ersten Phase eines Warmlaufbetriebs der Brennkraftmaschine der erste Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems eingestellt wird und/oder • während einer zweiten Phase des Warmlaufbetriebs der zweite Schaltzustand des Temperiermittelverteilsystems eingestellt wird und/oder • während einer dritten Phase des Warmlaufbetriebs der dritte Schaltzustand gemäß Anspruch 5 eingestellt wird und/oder • während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine der Kombinationsschaltzustand eingestellt wird oder mehrfach zwischen verschiedenen Schaltzuständen umgeschaltet wird und/oder • für einen Nachlaufbetrieb der erste Schaltzustand gemäß Anspruch 3 oder der vierte Schaltzustand gemäß Anspruch 6 oder der dritte Schaltzustand gemäß Anspruch 10 eingestellt wird.