DE19947355B4 - Dualbrennstoffmotor, der eine im wesentlichen homogene Mischung von gasförmigem Brennstoff, Luft und Vorsteuerbrennstoff während eines Kompressionshubes erzeugt - Google Patents

Dualbrennstoffmotor, der eine im wesentlichen homogene Mischung von gasförmigem Brennstoff, Luft und Vorsteuerbrennstoff während eines Kompressionshubes erzeugt Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Motoranordnung (10) mit (i) einer Zylinderanordnung (26), die eine Brennkammer (46) definiert und (A) einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder (30), (B) einen sich im Kolbenzylinder (30) geradlinig bewegenden Kolben (40) und (C) eine Kurbelwelle (50) aufweist, die mechanisch mit dem Kolben (40) gekoppelt ist, (ii) eine Auslaßleitung (55) in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer (46) und (iii) einen NOx-Sensor (80), der positioniert ist, um den NOx-Gehalt der Abgase in der Auslaßleitung (55) zu messen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausführen eines Einlaßhubes der Zylinderanordnung (26); Leiten von gasförmigem Brennstoff und Luft in die Brennkammer (46) während des den Einlaßhub ausführenden Schrittes; Ausführen eines Kompressionshubes der Motoranordnung (10) nach dem den Einlaßhub ausführenden Schritt; Einspritzen eines Vorsteuerbrennstoffes in die Brennkammer (46) während des Kompressionshubes; Verbrennung des Vorsteuerbrennstoffes in der Brennkammer (46) während des den Kompressionshub ausführenden Schrittes, um den gasförmigen Brennstoff zu zünden; Ausführen eines ersten Auslaßhubes der Motoranordnung (10) während eines ersten Zyklus der Motoranordnung (10), um erste Abgase aus der Brennkammer (46) zur Auslaßleitung (55) zu leiten; Messen des NOx-Gehaltes der ersten Abgase in der Auslaßleitung (55) nach dem den ersten Auslaßhub ausführenden Schritt, um eine ersten gemessenen NOx-Wert zu erhalten; Ausführung eines zweiten Auslaßhubes der Motoranordnung (10) während eines zweiten Zyklus der Motoranordnung (10), um zweite Abgase aus der Brennkammer (46) zur Auslaßleitung (55) zu leiten; Messung des NOx-Gehaltes der zweiten Abgase in der Auslaßleitung (55) nach dem den zweiten Auslaßhub ausführenden Schritt, um einen zweiten gemessenen NOx-Wert zu erhalten; ...

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Dualbrennstoffmotor bzw. Motor für zwei Brennstoffe und insbesondere auf einen Dualbrennstoffmotor, der eine im wesentlichen homogene Mischung von gasförmigem Brennstoff, Luft und Vorsteuerbrennstoff während eines Kompressionshubes erzeugt.
  • Technischer Hintergrund
  • Erdgas hat verschiedene Vorteile gegenüber anderen Kohlenwasserstoffbrennstoffen, die in Verbrennungsmotoren verbrannt werden. Beispielsweise ist Erdgas billiger mit Bezug auf andere Kohlenwasserstoffbrennstoffe. Darüber hinaus verbrennt Erdgas reiner während des Betriebes des Verbrennungsmotors im Vergleich zu anderen Kohlenwasserstoffbrennstoffen. Durch reinere Verbrennung wird eine verringerte Menge von Verbrennungsnebenprodukten wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoffe in die Umgebung während des Betriebs des Verbrennungsmotors abgegeben. Da zusätzlich Schmierstoffe des Verbrennungsmotors mit Verbrennungsnebenprodukten über eine Zeitperiode verunreinigt werden, hat die Erzeugung einer verringerten Menge von Verbrennungsnebenprodukten eine geringere Verschmutzung der Schmiermittel während der Zeitperiode zur Folge, wodurch die Nutzungslebensdauer der Schmierstoffe steigt.
  • Eine Bauart eines Verbrennungsmotors ist ein Dieselmotor. Dieselmotoren verbrennen Brennstoff durch Kompression einer Mischung aus Luft und Brennstoff auf einen Punkt, wo der Brennstoff durch Wärme gezündet wird, die aus einer solchen Kompression resultiert. Wenn Erdgas als Brennstoff bei einem Dieselmotor verwendet wird, zündet das Erdgas nicht leicht, wenn es komprimiert wird. Um dieses Problem zu überwinden wird eine Zündquelle vorgesehen, um das Erdgas zu zünden. Die Zündquelle kann durch eine Zündkerze vorgesehen werden, und zwar ähnlich jener, die bei Funkenzündungsmotoren verwendet wird. Jedoch wird bei gewissen Arten von Dieselmotoren (beispielsweise Dualbrennstoffmotoren bzw. Motoren für zwei Brennstoffe) die Zündquelle durch Einspritzung einer kleinen Menge von Dieselbrennstoff oder eines Vorsteuerbrennstoffes in eine Mischung aus Luft und Erdgas (oder einem anderen gasförmigen Brennstoff) vorgesehen. Wenn die Mischung aus Luft, Erdgas und Vorsteuerbrennstoff komprimiert wird, zündet der Vorsteuerbrennstoff, was wiederum das Erdgas zündet.
  • Ein Nachteil, der mit der Verwendung von Vorsteuerbrennstoff als eine Zündquelle assoziiert ist, ist die daraus resultierende Erzeugung einer gesteigerten Menge von Stickoxiden (NOx). Insbesondere variiert das Verhältnis von Luft zu Brennstoff (sowohl Erdgas als auch Vorsteuerbrennstoff) in der Brennkammer bei der Nähe zu den eingespritzten Strömen des Vorsteuerbrennstoffes. Angereicherte bzw. fette Mischungen werden nahe der eingespritzten Strömungen von Vorsteuerbrennstoff verbrannt, während magere Mischungen entfernt von den eingespritzten Strömen von Vorsteuerbrennstoff verbrannt werden. Die Verbrennung von fetten Mischungen tendiert dazu, mehr NOx zu erzeugen, als es die Verbrennung von mageren Mischungen tut.
  • Ein Weg zur Verringerung der während des Verbrennungsprozesses erzeugten Menge von NOx ist es, eine magere homogene Mischung aus Luft, Erdgas und Vorsteuerbrennstoff in der gesamten Brennkammer vor der Zündung des Vorsteuerbrennstoffes zu erzeugen. Da die homogene Mischung in der gesamten Brennkammer mager ist, werden nur magere Mischungen verbrannt. Die Verbrennung von nur mageren Mischungen erzeugt eine geringere Menge von NOx als es die Verbrennung einer Kombination aus fetten Mischungen und mageren Mischungen tut.
  • Was daher benötigt wird, ist ein Dualbrennstoffmotor, der eine magere homogene Mischung aus gasförmigem Brennstoff, Luft und Vorsteuerbrennstoff in der Brennkammer vor der Einleitung des Verbrennungsprozesses erzeugt.
  • Ein Verfahren zum Betrieb einer Motoranordnung mit einer Zylinderanordnung, die eine Brennkammer definiert, wird beschrieben. Die Zylinderanordnung weist einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder auf, einen Kolben der sich in dem Kolbenzylinder geradlinig bewegt, und eine Kurbelwelle, die mechanisch mit dem Kolben gekoppelt ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, einen Einlaßhub der Motoranordnung auszuführen und gasförmigen Brennstoff und Luft in die Brennkammer während des den Einlaßhub ausführenden Schrittes zu leiten. Das Verfahren weist weiter den Schritt auf, einen Kompressions- bzw. Verdichtungshub der Motoranordnung nach dem den Einlaßhub ausführenden Schritt auszuführen. Das Verfahren weist noch weiterhin den Schritt auf, einen Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer während des Kompressions- bzw. Verdichtungshubes einzuspritzen, während die Kurbelwelle bei ungefähr X Grad vor dem oberen Totpunkt positioniert ist, wobei gilt 21,0 < X < 28,0. Das Verfahren weist weiter den Schritt auf, den Vorsteuerbrennstoff in der Kammer während des den Kompressionshub ausführenden Schrittes zu verbrennen, um den gasförmigen Brennstoff zu verbrennen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Motoranordnung mit einer Zylinderanordnung vorgesehen, die eine Brennkammer definiert. Die Zylinderanordnung weist einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder auf, einen Kolben der sich in dem Kolbenzylinder geradlinig bewegt, und eine Kurbelwelle die mechanisch mit dem Kolben gekoppelt ist. Die Motoranordnung weist weiter eine Auslaßleitung in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer auf und einen NOx-Sensor, der positioniert ist, um den NOx-Gehalt der Abgase in der Auslaßleitung zu messen.
  • Das Verfahren weist die Schritte auf, einen Einlaßhub der Motoranordnung auszuführen, gasförmigen Brennstoff und Luft in die Brennkammer während des den Einlaßhub ausführenden Schrittes zu leiten, einen Kompressions- bzw. Verdichtungshub der Motoranordnung nach dem den Einlaßhub ausführenden Schritt auszuführen, einen Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer während des Kompressionshubes einzuspritzen und den Vorsteuerbrennstoff in der Brennkammer während des den Kompressionshub ausführenden Schrittes zu verbrennen, um den gasförmigen Brennstoff zu zünden. Das Verfahren weist weiter den Schritt auf, einen ersten Auslaßhub der Motoranordnung während eines ersten Zyklus der Motoranordnung auszuführen, um erste Abgase aus der Brennkammer zur Auslaß- bzw. Abgasleitung zu leiten und den NOx-Gehalt der ersten Abgase in der Abgasleitung nach dem den ersten Auslaßhub ausführenden Schritt zu messen, um einen ersten gemessenen NOx-Wert zu erhalten. Das Verfahren weist noch weiterhin die Schritte auf, einen zweiten Auslaßhub der Motoranordnung während eines zweiten Zyklus der Motoranordnung auszuführen, um zweite Abgase aus der Brennkammer zur Auslaß- bzw. Abgasleitung zu leiten, und den NOx-Gehalt der zweiten Abgase in der Abgasleitung nach dem den zweiten Auslaßhub ausführenden Schritt zu messen, um einen zweiten gemessenen NOx-Wert zu erhalten. Wenn der erste gemessene NOx-Wert eine erste vorbestimmte Beziehung zum zweiten gemessenen NOx-Wert hat, dann weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf, den Zeitpunkt beizubehalten, wann der Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer während eines darauffolgenden Kompressionshubes eines dritten Zyklus der Motoranordnung eingespritzt wird. Wenn der gemessene NOx-Wert eine zweite vorbestimmte Beziehung zum zweiten gemessenen NOx-Wert hat, dann weist das Verfahren weiterhin den Schritt auf, die Zeit einzustellen, wann der Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer während eines darauffolgenden Kompressionshubes des dritten Zyklus der Motoranordnung eingespritzt wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Motoranordnung vorgesehen, die eine Zylinderanordnung aufweist, die einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder aufweist, weiter einen Motor- bzw. Zylinderkopf, der an dem Motorblock befestigt ist, und einen Kolben, der sich innerhalb des Kolbenzylinders geradlinig bewegt. Der Motorblock, der Zylinderkopf und der Kolben arbeiten zusammen, um eine Brennkammer zu definieren. Die Motoranordnung weist weiter eine Auslaß- bzw. Abgasleitung auf, die in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer positioniert ist, und eine Quelle für gasförmigen Brennstoff, die in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer während eines Einlaßhubes der Motoranordnung ist. Die Motoranordnung weist noch weiterhin eine Brennstoffeinspritzvorrichtung auf, die in dem Zylinderkopf positioniert ist, und betreibbar ist, um Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer während eines Kompressionshubes der Motoranordnung einzuspritzen. Die Motoranordnung weist weiterhin einen NOx-Sensor auf, der positioniert ist, um den NOx-Gehalt der Abgase zu messen, die aus der Brennkammer zur Auslaßleitung während eines Auslaßhubes der Motoranordnung geleitet werden. Der NOx-Sensor ist betreibbar, um eine Vielzahl vom gemessenen NOx-Signalen ansprechend auf das Abfühlen des NOx-Gehaltes der Abgase zu erzeugen. Die Motoranordnung weist noch weiterhin eine Steuervorrichtung auf, die die Zeit einstellt, wann die Brennstoffeinspritzvorrichtung Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer einspritzt, und zwar basierend auf der Vielzahl von gemessenen NOx-Signalen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine teilweise quer geschnittene teilweise schematische Ansicht eines Dualbrennstoffmotors, der die Merkmale der vorliegenden Erfindung darin vorsieht; und
  • 2 ist eine Kurvendarstellung, die die Veränderung der gemessenen NOx-Werte veranschaulicht, wenn die Zeitsteuerung der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung variiert wird.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Während an der Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen ausgeführt werden können, ist ein spezielles Ausführungsbeispiel davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden und wird hier im Detail beschrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß keine Absicht besteht, die Erfindung auf die spezielle offenbarte Form einzuschränken, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, äquivalente Ausführungen und Alternativen abdecken, die in den Kern und Umfang der Erfindung fallen, wie von den beigefügten Ansprüchen definiert.
  • Mit Bezug auf 1 ist eine Motoranordnung 10 gezeigt. Die Motoranordnung 10 weist ein Luftraumglied 12 und eine Luftquelle 14 auf. Das Luftraumglied 12 hat eine Einlaßöffnung 16, und eine Auslaßöffnung 15 ist darin definiert. Die Luftquelle 14 liefert Luft zur Einlaßöffnung 16. Luft von der Luftquelle 14 läuft in eine Luftraumkammer 24, die in dem Luftraumglied 12 definiert ist, über die Einlaßöffnung 16.
  • Die Motoranordnung 10 weist weiter eine Zylinderanordnung 26 auf. Die Zylinderanordnung 26 weist einen Block 28 mit einem darin definierten Kolbenzylinder 30 auf. Ein Motor- bzw. Zylinderkopf 32 ist an dem Block 28 befestigt. Der Zylinderkopf 32 hat einen Einlaßanschluß 34, einen Auslaßanschluß 36 und eine Brennstoffeinspritzvorrichtungsöffnung 60, die darin definiert ist. Eine Einlaßleitung 38 bringt den Einlaßanschluß 34 in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßöffnung 15 des Luftraumgliedes 12. Eine Auslaß- bzw. Abgasleitung 52 bringt den Auslaßanschluß 36 in Strömungsmittelverbindung mit einer Auslaß- bzw. Abgassammelleitung 54.
  • Die Motoranordnung 10 weist weiter einen Kolben 40 auf, der sich in dem Kolbenzylinder 30 in der allgemeinen Richtung der Pfeile 42 und 44 geradlinig bewegt. Wenn der Kolben 40 sich in der allgemeinen Richtung des Pfeils 44 zu der in 1 gezeigten Position nach unten bewegt, drückt eine Verbindungs- bzw. Pleuelstange 43 auf eine Kurbelwelle 50 zur Drehung in der allgemeinen Richtung des Pfeils 51. Wenn darauffolgend die Kurbelwelle 50 sich weiter in der allgemeinen Richtung des Pfeils 51 dreht, drückt die Kurbelwelle 50 die Pleuelstange 43 und den Kolben 40 in die allgemeine Richtung des Pfeils 42, um den Kolben 40 in die (nicht gezeigte) oberste Position zurückzubringen.
  • Der Kolben 40, der Kolbenzylinder 30 und der Zylinderkopf 32 arbeiten zusammen, um eine Brennkammer 46 zu definieren. Insbesondere, wenn der Kolben 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 42 vorangeschoben wird, wird das Volumen der Brennkammer 46 verringert. Wenn andererseits der Kolben 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 44 vorangeschoben wird, wird das Volumen der Brennkammer 46, wie in 1 gezeigt, vergrößert.
  • Die Motoranordnung 10 weist weiter eine Quelle 18 für gasförmigen Brennstoff in Strömungsmittelverbindung mit der Einlaßleitung 38 auf. Ein Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff steuert die Menge des gasförmigen Brennstoffes, wie beispielsweise Erdgas, die in die Einlaßleitung 38 geleitet wird. Insbesondere bewegt sich das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff zwischen einer offenen Position, die gasförmigen Brennstoff in die Einlaßleitung 38 leitet, und einer geschlossenen Position, die die Einleitung von gasförmigem Brennstoff in die Einlaßleitung 38 verhindert. Es sei bemerkt, daß die Menge des von dem Ventil 41 für gasförmigen Brennstoff eingeleitete Menge von gasförmigem Brennstoff das Verhältnis von Luft zu gasförmigem Brennstoff, oder das Luft-Brennstoff-Verhältnis steuert, welches in die Brennkammer 46 geleitet wird. Insbesondere, wenn es erwünscht ist, eine magerere Mischung in die Brennkammer 46 zu leiten, bewirkt ein Steuersignal für gasförmigen Brennstoff, welches über eine Signalleitung 96 empfangen wird, daß das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff so betätigt wird, daß es weniger gasförmigen Brennstoff in die Einlaßleitung 38 leitet. Wenn es andererseits erwünscht ist, eine fettere Mischung aus Luft und gasförmigem Brennstoff in die Brennkammer 46 zu leiten, bewirkt ein Steuersignal für gasförmigen Brennstoff, welches über die Signalleitung 96 empfangen wird, daß das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff so betätigt wird, daß es mehr gasförmigen Brennstoff in die Einlaßleitung 38 leitet.
  • Ein Einlaßventil 48 bringt selektiv die Luftraumkammer 24 in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer 46. Das Einlaßventil 48 wird in bekannter Weise durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle betätigt, durch eine (nicht gezeigte) Schubstange, und einen (nicht gezeigten) Kipphebel bzw. Schwenkarm, die durch die Drehung der Kurbelwelle 50 angetrieben werden. Wenn das Einlaßventil 48 in der (in 1 gezeigten) offenen Position angeordnet wird, werden Luft und gasförmiger Brennstoff aus der Einlaßleitung 38 in die Brennkammer 46 über den Einlaßanschluß 34 geleitet. Wenn das Einlaßventil 48 in der (nicht gezeigten) geschlossenen Position angeordnet wird, wird verhindert, daß Luft und gasförmiger Brennstoff aus der Einlaßleitung 38 in die Brennkammer 46 kommen, da das Einlaßventil 48 den Strömungsmittelfluß durch den Einlaßanschluß 34 blockiert.
  • Ein Auslaßventil 56 bringt selektiv die Auslaßsammelleitung 54 in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer 46. Das Auslaßventil 56 wird in bekannter Weise durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle, eine (nicht gezeigte) Schubstange und einen (nicht gezeigten) Kipphebel bzw. Schwenkarm betätigt, von denen alle durch die Drehung der Kurbelwelle 50 angetrieben werden. Wenn das Auslaßventil 56 in der (nicht gezeigten) offenen Position angeordnet wird, werden Abgase aus der Brennkammer 46 in die Auslaßsammelleitung 54 über einen Strömungsmittelpfad geleitet, der den Auslaßanschluß 36 und den Auslaßdurchlaß 52 aufweist. Von der Auslaßsammelleitung 54 werden Abgase zu einer Auslaßsammelleitung 55 geleitet. Wenn das Auslaßventil 56 in der (in 1 gezeigten) geschlossenen Position angeordnet ist, wird verhindert, daß Abgase aus der Brennkammer 46 in die Auslaßsammelleitung 54 laufen, da das Auslaßventil 56 den Strömungsmittelfluß durch den Auslaßanschluß 36 blockiert.
  • Die Verbrennung der Mischung von gasförmigem Brennstoff und Luft in der Brennkammer 46 erzeugt eine Reihe von Abgasen. Nachdem die Mischung des gasförmigen Brennstoffes und der Luft in der Brennkammer 46 verbrannt wurde, werden Abgase durch die Auslaßsammelleitung 55 geleitet. Ein NOx-Sensor 80 ist innerhalb der Auslaßleitung 55 positioniert, um die Menge des NOx in den Abgasen zu messen. Der NOx-Sensor 80 mißt die Menge des NOx in der Auslaßsammelleitung 55 und erzeugt einen gemessenen NOx-Wert ansprechend darauf. Ein Sauerstoffsensor 82 ist auch innerhalb der Auslaßsammelleitung 55 positioniert, um die Sauerstoffmenge im Abgas zu messen. Der Sauerstoffsensor 82 mißt die Sauerstoffmenge in der Abgasleitung 55 und erzeugt ein Sauerstoffgehaltssignal ansprechend darauf.
  • Die Motoranordnung 10 weist weiter einen Detonationssensor 86 auf. Der Detonationssensor 86 ist am Motorblock 28 nahe dem Zylinderkopf 32 befestigt. Der Detonationssensor 86 ist betreibbar, um Schwingungen zu detektieren, die während der Verbrennung von gasförmigem Brennstoff und Luft in der Brennkammer 46 verursacht werden, und erzeugt Detonationssignale ansprechend darauf. Ein normales Detonationssignal wird erzeugt, wenn die Zylinderanordnung 26 in einem normalen Betriebszustand arbeitet, und ein abnormales Detonationssignal wird erzeugt, wenn die Zylinderanordnung 26 in einem abnormalen Betriebszustand arbeitet.
  • Um dem Ausdruck ”normaler Betriebszustand”, wie er hier verwendet wird, eine Bedeutung zu geben, sei bemerkt, daß die Zylinderanordnung 26 in einem normalen Betriebszustand arbeitet, wenn die Verbrennung von gasförmigem Brennstoff und Luft in der Brennkammer 46 einen allmählichen Druckanstieg innerhalb der Brennkammer 46 erzeugt. Dieser allmähliche Druckanstieg erzeugt normale Schwingungen in der Brennkammer 46, die innerhalb der Konstruktionsparameter der Zylinderanordnung 26 sind. Der Detonationssensor 86 detektiert normale Schwingungen und erzeugt das normale Detonationssignal ansprechend darauf.
  • Um darüber hinaus dem Ausdruck ”abnormaler Betriebszustand” wie er hier verwendet wird eine Bedeutung zu geben, sei bemerkt, daß die Zylinderanordnung 26 in einem abnormalen Betriebszustand arbeitet, wenn die Verbrennung von gasförmigem Brennstoff und Luft in der Brennkammer 46 einen schnellen Druckanstieg innerhalb der Brennkammer 46 erzeugt. Dieser schnelle Druckanstieg erzeugt eine starke Vibration bzw. Schwingung in der Brennkammer 46, die von dem Detonationssensor 86 detektiert wird. Wärme und Druck, die während des abnormalen Betriebszustandes erzeugt werden, können möglicherweise den Kolben 40, den Motorblock 28 oder den Zylinderkopf 32 der Zylinderanordnung 26 schädigen. Der Detonationssensor 86 detektiert schwere Schwingungen und erzeugt das abnormale Detonationssignal ansprechend darauf.
  • Die Motoranordnung 10 weist weiter ein Brennstoffreservoir 70 auf. Eine Brennstoffpumpe 72 zieht Niederdruckbrennstoff aus dem Brennstoffreservoir 70 und leitet Hochdruckbrennstoff zu einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 über eine Brennstoffleitung 74. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 ist in der Einspritzvorrichtungsöffnung 60 positioniert und ist betreibbar, um eine Brennstoffmenge in die Brennkammer 46 durch die Einspritzvorrichtungsöffnung 60 einzuspritzen. Insbesondere spritzt die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 Brennstoff in die Brennkammer 46 beim Empfang eines Einspritzvorrichtungssteuersignals auf einer Signalleitung 100. Weiterhin kann der Brennstoff irgendeiner aus der folgenden Gruppe von Brennstoffen sein: Dieselbrennstoff, Rohöl, Schmieröl oder eine Emulsion aus Wasser und Dieselbrennstoff.
  • Die Motoranordnung 10 weist weiter eine Steuervorrichtung oder eine Motorsteuereinheit 90 auf. Die Motorsteuereinheit 90 ist betreibbar, um (i) gemessene NOx-Werte von dem NOx-Sensor 80 über die Signalleitung 84, (ii) Sauerstoffgehaltssignale vom Sauerstoffsensor 82 über die Signalleitung 85 und (iii) Detonationssignale vom Detonationssensor 86 über die Signalleitung 94 zu empfangen.
  • Die Motorsteuereinheit 90 erzeugt dann Einspritzvorrichtungssteuersignale, die an die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 über die Signalleitung 100 ansprechend auf den Empfang der gemessenen NOx-Werte, der Sauerstoffgehaltssignale und der Detonationssignale gesandt werden. Die Einspritzvorrichtungssteuersignale steuern die Zeitsteuerung und die Menge des von der Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 in die Brennkammer 46 eingespritzten Brennstoffes. Die Motorsteuereinheit 90 erzeugt auch Steuersignale für gasförmigen Brennstoff ansprechend auf den Empfang der gemessenen NOx-Werte, der Sauerstoffgehaltssignale und der Detonationssignale. Die Steuersignale für gasförmigen Brennstoff werden an das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff über die Signalleitung 96 gesandt. Die Steuersignale für gasförmigen Brennstoff bewirken, daß das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Mischung aus Luft und gasförmigem Brennstoff steuert, die zur Brennkammer 46 geleitet wird, wie oben beschrieben.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Im Betrieb arbeitet die Motoranordnung 10 in einem Vier-Takt-Zyklus, der einen Einlaßhub, einen Verdichtungs- bzw. Kompressionshub, einen Leistungshub und einen Auslaßhub aufweist. Der erste Hub ist der Einlaßhub, während dem das Auslaßventil 56 in der geschlossenen Position positioniert und das Einlaßventil 48 in der offenen Position positioniert ist, wie in 1 gezeigt. Während des Einlaßhubes wird der Kolben 40 nach unten in der allgemeinen Richtung des Pfeils 44 geschoben, wodurch ein niedriger Druck bzw. Unterdruck in der Brennkammer 46 erzeugt wird. Dieser niedrige Druck zieht gasförmigen Brennstoff und Luft aus der Einlaßleitung 38 nach unten in die Brennkammer 46, um eine homogene Mischung aus Luft und gasförmigem Brennstoff in der Brennkammer 46 zu bilden.
  • Wenn man weiter zum Kompressions- bzw. Verdichtungshub geht, sind sowohl das Einlaßventil 48 als auch das Auslaßventil 56 in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen positioniert. Wenn der Kolben 40 sich nach oben in der allgemeinen Richtung des Pfeils 42 bewegt, komprimiert er gasförmigen Brennstoff und Luft in der Brennkammer 46. Zu einer Zeit während des Kompressionshubes spritzt die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer 46, um die Mischung aus gasförmigem Brennstoff und Luft zu zünden.
  • Mit Bezug auf 2 ist eine graphische Darstellung der gemessenen NOx-Werte gezeigt, die von den Abgasen in der Abgasleitung 55 erhalten werden, und zwar gegenüber der Zeitsteuerung der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung für einen beispielhaften Dualbrennstoffmotor. Es sei bemerkt, daß ein maximaler gemessener NOx-Wert an einem Punkt 102 auftritt, wenn der Vorsteuerbrennstoff bei ungefähr dreiundzwanzig Grad vor dem oberen Totpunkt (TDC = top dead center) während des Kompressionshubes eingespritzt wird. Der obere Totpunkt ist die Drehposition der Kurbelwelle 50, die den Kolben 40 in der obersten Position in der allgemeinen Richtung des Pfeils 42 anordnet. Es sei bemerkt, daß der Vier-Takt-Zyklus mit zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 50 vollendet wird. Daher wird jeder Hub des Vier-Takt-Zykluses in einer halben Umdrehung (oder 180 Grad) der Kurbelwelle 50 vollendet. Die Kurbelwelle 50 ist auf der oberen Totpunktposition am Ende des Kompressionshubes und am Ende des Auslaßhubes positioniert.
  • Wenn die Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes vorgeschoben wird, d. h. bei einem Punkt früher im Kompressionshub eingespritzt, dann sinkt der gemessene NOx-Wert.
  • Insbesondere wenn die Zeit der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung auf 24 Grad vor dem oberen Totpunkt vorgeschoben wird, fällt der gemessene NOx-Wert auf den Punkt, der vom Punkt 104 dargestellt wird. In ähnlicher Weise fällt bei 25 Grad vor dem oberen Totpunkt der gemessene NOx-Wert auf den Punkt 106, bei 26 Grad vor dem oberen Totpunkt fällt der gemessene NOx-Wert auf den Punkt 108, und bei 27 Grad vor dem oberen Totpunkt fällt der gemessene NOx-Wert auf den Punkt 110.
  • Darauf folgend verringert ein weiters Vorschieben des Zeitpunktes der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung nicht signifikant den gemessenen NOx-Wert gegenüber dem gemessenen NOx-Wert, der durch Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes bei 27 Grad vor dem oberen Totpunkt erreicht wird. Insbesondere sind der gemessene NOx-Wert bei 28 Grad vor dem oberen Totpunkt, der vom Punkt 112 dargestellt wird, der gemessene NOx-Wert bei 29 Grad vor dem oberen Totpunkt, der vom Punkt 114 dargestellt wird, und der gemessene NOx-Wert bei 30 Grad vor dem oberen Totpunkt, der vom Punkt 116 dargestellt wird, alle im wesentlichen identisch mit dem gemessenen NOx-Wert, der vom Punkt 110 dargestellt wird.
  • Der Grund, warum der gemessene NOx-Wert vom Punkt 102 auf den Punkt 110 verringert wird, wenn der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung von 23 Grad auf 27 Grad vorgeschoben wird, ist, daß der Vorsteuerbrennstoff sich mit dem gasförmigen Brennstoff und der Luft vermischen kann, die in der Brennkammer 46 vorhanden sind, um eine homogenere Mischung des Vorsteuerbrennstoffes, des gasförmigen Brennstoffes und der Luft vor der Zündung des Vorsteuerbrennstoffes zu bilden. Es sei bemerkt, daß wenn der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung vorgeschoben wird, ein größerer Teil des Vorsteuerbrennstoffes mit dem gasförmigen Brennstoff und der Luft vermischt wird, um eine homogenere Mischung zu erzeugen. Es sei weiter bemerkt, daß die Erzeugung der homogeneren Mischung aus gasförmigem Brennstoff, Luft und Vorsteuerbrennstoff eine größere Anzahl von Zündquellen für den gasförmigen Brennstoff vorsieht, wenn der Vorsteuerbrennstoff gleichmäßiger in der Brennkammer 46 verteilt ist, bevor er gezündet wird. Wenn die Anzahl der Zündungsquellen steigt, werden magere Mischungen in der Brennkammer 46 verbrannt, was geringe gemessene NOx-Werte in den Abgasen in der Abgasleitung 55 zur Folge hat.
  • Es sei jedoch bemerkt, daß das Vorschieben der Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes über 27 Grad vor dem oberen Totpunkt wenig dazu beiträgt, den gemessenen NOx-Wert der Abgase zu verringern. Insbesondere hat die Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes an irgendeinem Punkt vor 27 Grad vor dem oberen Totpunkt im Wesentlichen den gleichen gemessenen NOx-Wert zur Folge, wie die Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes bei 27 Grad vor dem oberen Totpunkt. Weiter verbessert das Vorschieben des Zeitpunktes der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung nicht die Vermischung des Vorsteuerbrennstoffes mit dem gasförmigen Brennstoff und der Luft. Die Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes bei 27 Grad vor dem oberen Totpunkt erzeugt eine im Wesentlichen homogene Mischung des Vorsteuerbrennstoffes, des gasförmigen Brennstoffes und der Luft, bevor der Vorsteuerbrennstoff gezündet wird. Irgendein weiteres Vorschieben der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung erzeugt eine ähnliche im Wesentlichen homogene Mischung des Vorsteuerbrennstoffes, des gasförmigen Brennstoffes und der Luft, die wenn sie gezündet wird einen ähnlichen gemessenen NOx-Wert des Abgases zur Folge hat.
  • Wenn daher die Motoranordnung 10 unter ähnlichen Umständen wie bei den beispielhaften Zuständen der 2 betrieben wird, würde die Motorsteuereinheit 90 Einspritzvorrichtungssteuersignale an die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 senden, die bewirkt, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 Brennstoff in die Brennkammer 46 bei ungefähr 27 Grad vor dem oberen Totpunkt einspritzt.
  • Jedoch verändern sich die Motorbetriebszustände dynamisch mit Veränderungen der Motordrehzahl, der Motorbelastung, der Einlaßtemperatur, des Einlaßdruckes und mit anderen Parametern. Um die Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes für einen anderen jedoch ähnlichen Betriebszustand wie dem in 2 gezeigten beispielhaften Betriebszustand einzustellen, variiert die Motorsteuereinheit 90 die Zeitsteuerung der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung über einen Bereich von ungefähr 21 Grad vor dem oberen Totpunkt bis ungefähr 28 Grad vor dem oberen Totpunkt. Die Einspritzung des Vorsteuerbrennstoffes wird über einen Bereich von ungefähr 0 Grad vor dem oberen Totpunkt bis ungefähr 20 Grad vor dem oberen Totpunkt verhindert.
  • Um die Zeitsteuerung der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung für andere Betriebszustände einzustellen, wird ein erster Zyklus und ein zweiter Zyklus der Motoranordnung 10 ausgeführt. Ein erster gemessener NOx-Wert wird von Abgasen in der Auslaßleitung 55 nach dem ersten Zyklus erhalten, und ein zweiter gemessener NOx-Wert wird von Abgasen in der Auslaßleitung 55 nach dem zweiten Zyklus erhalten. Der erste gemessene NOx-Wert und der zweite gemessene NOx-Wert werden dann verglichen. Wenn der erste gemessene NOx-Wert und der zweite gemessene NOx-Wert eine erste vorbestimmte Beziehung haben, dann wird die Zeitsteuerung der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung eines darauf folgenden dritten Zykluses bei der Zeit der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses gehalten. Wenn der erste gemessene NOx-Wert und der zweite gemessene NOx-Wert eine zweite vorbestimmte Beziehung haben, dann wird der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung für den darauf folgenden dritten Zyklus eingestellt.
  • Die erste vorbestimmte Beziehung würde dem Betrieb der Motoranordnung 10 an einem Übergangspunkt ähnlich dem Punkt 110 entsprechen. Bei dem Übergangspunkt erzeugt irgendein Vorschieben der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung eine vernachlässigbare Verringerung des gemessenen NOx-Wertes der Abgase, die zur Auslaßleitung 55 geleitet werden. Jedoch hat irgendeine Verzögerung der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung eine Steigerung des gemessenen NOx-Wertes der Abgase in der Abgasleitung 55 zur Folge.
  • Wenn man daher den ersten gemessenen NOx-Wert mit dem zweiten gemessenen NOx-Wert vergleicht, dann wird der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des dritten Zykluses auf den Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses gehalten, falls der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des zweiten Zykluses weiter vorgezogen ist als der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses, und falls der zweite gemessene NOx-Wert im wesentlichen ähnlich dem ersten gemessenen NOx-Wert ist. Dies ist ähnlich wie bei einem ersten Zyklus, der einen ersten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 110 erzeugt, und bei einem zweiten Zyklus, der einen zweiten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 112 erzeugt.
  • Wenn man in ähnlicher Weise den ersten gemessenen NOx-Wert mit dem zweiten gemessenen NOx-Wert vergleicht, dann wird der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des dritten Zykluses auf dem Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses gehalten, falls der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des zweiten Zykluses weiter verzögert ist (oder an einem Punkt später im Kompressionshub eingespritzt) als der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses, und falls der zweite gemessene NOx-Wert wesentlich größer ist als der erste gemessene NOx-Wert. Dies ist ähnlich wie bei einem ersten Zyklus, der einen ersten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 110 erzeugt, und bei einem zweiten Zyklus, der einen zweiten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 108 erzeugt.
  • Die zweite vorbestimmte Beziehung würde dem Betrieb der Motoranordnung 10 an einem anderen Punkt als dem Betrieb beim Punkt 110 entsprechen. Wenn man daher den ersten gemessenen NOx-Wert mit dem zweiten gemessenen NOx-Wert vergleicht, dann wird der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des dritten Zykluses eingestellt, um den Zeitpunkt vom Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses nach vorne zu verschieben, falls der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des zweiten Zykluses weiter vorgezogen ist als der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses, und falls der zweite gemessene NOx-Wert wesentlich geringer ist als der erste gemessene NOx-Wert. Dies ist ähnlich wie bei einem ersten Zyklus, der einen ersten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 108 erzeugt, und bei einem zweiten Zyklus, der einen zweiten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 110 erzeugt. Die Vorsteuerbrennstoffeinspritzung wird vorgezogen, um den Betrieb der Motoranordnung 10 zu einem Übergangspunkt ähnlich dem Punkt 110 zu bewegen.
  • Wenn man in ähnlicher Weise den ersten gemessenen NOx-Wert mit dem zweiten gemessenen NOx-Wert vergleicht, dann wird der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des dritten Zykluses eingestellt, um den Zeitpunkt gegenüber dem Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses zu verzögern, falls die Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des zweiten Zykluses mehr verzögert ist als der Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung des ersten Zykluses, und falls der zweite gemessene NOx-Wert im wesentlich gleich dem ersten gemessenen NOx-Wert ist. Dies ist ähnlich wie bei einem ersten Zyklus, der einen ersten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 112 erzeugt, und bei einem zweiten Zyklus, der einen zweiten gemessenen NOx-Wert ähnlich dem Punkt 110 erzeugt. Die Vorsteuerbrennstoffeinspritzung wird verzögert, um den Betrieb der Motoranordnung 10 zu einem Übergangspunkt ähnlich dem Punkt 110 zu bewegen.
  • Weiterhin überwacht die Motorsteuereinheit 90 die Signalleitung 94 für das abnormale Detonationssignal vom Detonationssensor 86. Beim Empfang eines abnormalen Detonationssignales vom Detonationssensor 86 kann die Motorsteuereinheit 90 (i) ein Einspritzsteuersignal an die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 senden, was bewirkt, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 den Zeitpunkt der Vorsteuerbrennstoffeinspritzung entweder vorschiebt oder verzögert, (ii) sie kann ein Einspritzsteuersignal an die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 senden, was bewirkt, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 die von der Brennstoffeinspritzvorrichtung 62 eingespritzte Menge an Vorsteuerbrennstoff entweder vergrößert oder verringert, oder (iii) sie kann ein Steuersignal für gasförmigen Brennstoff an das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff senden, um entweder eine magerere oder eine fettere Mischung des gasförmigen Brennstoffes zu erzeugen, der zur Brennkammer 46 bei einem darauffolgenden Einlaßhub geleitet wird.
  • Darüber hinaus überwacht die Motorsteuereinheit 90 die Signalleitung 84 bezüglich der Sauerstoffgehaltssignale vom Sauerstoffsensor 82. Beim Empfang eines Sauerstoffgehaltssignales, welches eine verringerte Sauerstoffmenge in der Abgasleitung 55 zeigt, sendet die Motorsteuereinheit 90 ein Steuersignal für gasförmigen Brennstoff an das Steuerventil 41 für gasförmigen Brennstoff, was bewirkt, daß das Versorgungsventil 41 für gasförmigen Brennstoff eine magerere Mischung an die Einlaßleitung 38 liefert. Andererseits sendet beim Empfang eines Sauerstoffgehaltssignales, welches übermäßigen Sauerstoff in der Abgasleitung 55 zeigt, die Motorsteuereinheit 90 ein Steuersignal für gasförmigen Brennstoff an das Steuerventil 41 für gasförmigen Brennstoff, was bewirkt, daß das Steuerventil 41 für gasförmigen Brennstoff eine fettere Mischung an die Einlaßleitung 38 liefert.
  • Die Verbrennung des gasförmigen Brennstoffes, der Luft und des Vorsteuerbrennstoffes bringt die Motoranordnung 10 weiter zum Leistungs- bzw. Arbeitshub, in dem das Einlaßventil 48 und das Auslaßventil 56 in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen positioniert sind. Wenn der gasförmige Brennstoff, die Luft und der Vorsteuerbrennstoff verbrannt werden, werden Abgase gebildet. Die Bildung von Abgasen erzeugt einen Druck, der auf den Kolben 40 wirkt, um den Kolben 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 44 anzutreiben. Die Bewegung des Kolbens 40 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 44 bewirkt, daß sich die Kurbelwelle 50 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 51 dreht.
  • Danach wird die Motoranordnung 10 zum Auslaßhub weitergebracht, während dem das Auslaßventil 56 in der offenen Position positioniert ist, und das Einlaßventil 48 in der geschlossenen Position positioniert ist. Da der von der Bildung von Abgasen in der Brennkammer 46 erzeugte Druck größer ist als der Druck in der Auslaßleitung 55 laufen die Abgase von der Brennkammer 46 durch den Auslaßanschluß 36 durch den Auslaßdurchlaß 52 durch die Auslaßsammelleitung 54 und in die Auslaßleitung 55. Aus der Auslaßleitung 55 werden die Abgase zu einem (nicht gezeigten) Turbolader geleitet, bevor sie in die Atmosphäre ausgestoßen werden.
  • Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung veranschaulicht und im Detail beschrieben worden ist, sei eine solche Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht einschränkend angesehen, wobei bemerkt sei, daß nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind, und daß alle Veränderungen und Modifikationen, die in den Umfang der Erfindung fallen davon geschützt werden sollen.
  • Beispielsweise könnte, obwohl der Sauerstoffsensor 82 hier als in der Auslaßleitung 55 zur Messung des Restsauerstoffes aus dem Verbrennungsprozeß positioniert beschrieben wird und dadurch beträchtliche Vorteile für die vorliegende Erfindung hat, ein Tonisationssensor in der Brennkammer 46 positioniert werden, um den Verbrennungsprozeß zu überwachen.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Motoranordnung (10) mit (i) einer Zylinderanordnung (26), die eine Brennkammer (46) definiert und (A) einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder (30), (B) einen sich im Kolbenzylinder (30) geradlinig bewegenden Kolben (40) und (C) eine Kurbelwelle (50) aufweist, die mechanisch mit dem Kolben (40) gekoppelt ist, (ii) eine Auslaßleitung (55) in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer (46) und (iii) einen NOx-Sensor (80), der positioniert ist, um den NOx-Gehalt der Abgase in der Auslaßleitung (55) zu messen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausführen eines Einlaßhubes der Zylinderanordnung (26); Leiten von gasförmigem Brennstoff und Luft in die Brennkammer (46) während des den Einlaßhub ausführenden Schrittes; Ausführen eines Kompressionshubes der Motoranordnung (10) nach dem den Einlaßhub ausführenden Schritt; Einspritzen eines Vorsteuerbrennstoffes in die Brennkammer (46) während des Kompressionshubes; Verbrennung des Vorsteuerbrennstoffes in der Brennkammer (46) während des den Kompressionshub ausführenden Schrittes, um den gasförmigen Brennstoff zu zünden; Ausführen eines ersten Auslaßhubes der Motoranordnung (10) während eines ersten Zyklus der Motoranordnung (10), um erste Abgase aus der Brennkammer (46) zur Auslaßleitung (55) zu leiten; Messen des NOx-Gehaltes der ersten Abgase in der Auslaßleitung (55) nach dem den ersten Auslaßhub ausführenden Schritt, um eine ersten gemessenen NOx-Wert zu erhalten; Ausführung eines zweiten Auslaßhubes der Motoranordnung (10) während eines zweiten Zyklus der Motoranordnung (10), um zweite Abgase aus der Brennkammer (46) zur Auslaßleitung (55) zu leiten; Messung des NOx-Gehaltes der zweiten Abgase in der Auslaßleitung (55) nach dem den zweiten Auslaßhub ausführenden Schritt, um einen zweiten gemessenen NOx-Wert zu erhalten; wenn der erste gemessene NOx-Wert eine erste vorbestimmte Beziehung zum zweiten gemessenen NOx-Wert hat, dann Beibehalten des Zeitpunktes, wann der erste Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während eines darauf folgenden Kompressionshubes eines dritten Zyklus der Motoranordnung (10) eingespritzt wird; und wenn der erste gemessene NOx-Wert eine zweite vorbestimmte Beziehung zum zweiten gemessenen NOx-Wert hat, dann Einstellung des Zeitpunktes, wann der Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des darauf folgenden Kompressionshubes des dritten Zyklus der Motoranordnung (10) eingespritzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zeitpunkteinstellschritt den Schritt aufweist, den Zeitpunkt vorzustellen, wann der Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des darauf folgenden Kompressionshubes des dritten Zyklus der Motoranordnung (10) eingespritzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zeitpunkteinstellschritt den Schritt aufweist, den Zeitpunkt zu verzögern bzw. nachzustellen, wann der Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des darauffolgenden Kompressionshubes des dritten Zyklus der Motoranordnung (10) eingespritzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motoranordnung (10) weiter einen Schwingungssensor (86) aufweist, der positioniert ist, um Schwingungen in der Brennkammer (46) zu messen, und wobei der Vorsteuerbrennstoffeinspritzschritt weiter folgende Schritte aufweist: (i) Abfühlen mit dem Schwingungssensor, wann die Zylinderanordnung (26) in einem abnormalen Betriebszustand arbeitet, und Erzeugung eines abnormalen Steuersignals ansprechend darauf, und (ii) Einstellen einer Menge von Vorsteuerbrennstoff, die in die Brennkammer (46) während des darauffolgenden Kompressionshubes des dritten Zyklus der Motoranordnung (10) ansprechend auf die Erzeugung des abnormalen Steuersignals geleitet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motoranordnung (10) weiter einen Schwingungssensor (86) aufweist, der positioniert ist, um Schwingungen in der Brennkammer (46) zu messen, und wobei der Vorsteuerbrennstoffeinspritzschritt weiter folgende Schritte aufweist: (i) Abfühlen mit dem Schwingungssensor, wann die Zylinderanordnung in einem abnormalen Betriebszustand arbeitet, und Erzeugung eines abnormalen Steuersignals ansprechend darauf, und (ii) Einstellen des Zeitpunktes, wann der Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des darauffolgenden Kompressionshubes des dritten Zyklus der Motoranordnung (10) ansprechend auf die Erzeugung des abnormalen Steuersignals geleitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsteuerbrennstoffeinspritzschritt den Schritt aufweist, den Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des Kompressionshubes einzuspritzen, während die Kurbelwelle (50) bei ungefähr X Grad vor dem oberen Totpunkt positioniert ist, wobei gilt 21,0 < X < 28,0.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter folgenden Schritt aufweist: Verhinderung der Einspritzung von Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des Kompressionshubes, während sich die Kurbelwelle (50) von ungefähr 20,0 Grad vor dem oberen Totpunkt zu ungefähr 0,0 Grad vor dem oberen Totpunkt bewegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Vorsteuerbrennstoffeinspritzschritt beginnt, wenn die Kurbelwelle (50) bei ungefähr 27 Grad vor dem oberen Totpunkt positioniert ist.
  9. Motoranordnung, die folgendes aufweist: eine Zylinderanordnung (26), die (i) einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder (30), (ii) einen an dem Motorblock befestigten Zylinderkopf (32), und (iii) einen sich innerhalb des Kolbenzylinders (30) geradlinig bewegenden Kolben (40) aufweist, wobei der Motorblock, der Zylinderkopf (32) und der Kolben (40) zusammenarbeiten, um eine Brennkammer (46) zu definieren; eine Auslaßleitung (55), die in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer (46) während des Auslaßhubes der Motoranordnung (10) positioniert ist; eine Quelle (18) für gasförmigen Brennstoff, die in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer (46) während eines Einlaßhubes der Motoranordnung (10) positioniert ist; eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (62), die in dem Zylinderkopf (32) positioniert ist, und betreibbar ist, um Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während eines Kompressionshubes der Motoranordnung (10) einzuspritzen; einen NOx-Sensor (80), (i) der positioniert ist, um den NOx-Gehalt der Abgase zu messen, die aus der Brennkammer (46) zur Auslaßleitung (55) während eines Auslaßhubes der Motoranordnung (10) geleitet werden, und (ii) der betreibbar ist, um eine Vielzahl vom gemessenen NOx-Signalen ansprechend auf das Abfühlen des NOx-Gehaltes der Abgase zu erzeugen; und eine Steuervorrichtung (90), die die Zeit einstellt, wann die Brennstoffeinspritzvorrichtung (62) Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) einspritzt, und zwar basierend auf der Vielzahl von gemessenen NOx-Signalen.
  10. Motoranordnung (10) nach Anspruch 9, die weiter eine mechanisch mit dem Kolben (40) gekoppelte Kurbelwelle (50) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (90) weiter betreibbar ist, um zu bewirken, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung (62) Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des Kompressionshubes einspritzt, während die Kurbelwelle (50) bei ungefähr X Grad vor dem oberen Totpunkt positioniert ist, wobei gilt 21,0 < X < 28,0.
  11. Motoranordnung (10) nach Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (90) weiter betreibbar ist, um zu verhindern, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung (62) Vorsteuerbrennstoff in die Brennkammer (46) während des Kompressionshubes einspritzt, während sich die Kurbelwelle (50) von ungefähr 20,0 Grad vor dem oberen Totpunkt zu ungefähr 0,0 Grad vor dem oberen Totpunkt bewegt.
DE19947355A 1998-10-02 1999-10-01 Dualbrennstoffmotor, der eine im wesentlichen homogene Mischung von gasförmigem Brennstoff, Luft und Vorsteuerbrennstoff während eines Kompressionshubes erzeugt Expired - Fee Related DE19947355B4 (de)

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US09/165,477 US6095102A (en) 1998-10-02 1998-10-02 Dual fuel engine which creates a substantially homogeneous mixture of gaseous fuel, air, and pilot fuel during a compression stroke
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