Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания



Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания
Способ и устройство для эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания

 


Владельцы патента RU 2608946:

МТУ ФРИДРИХСХАФЕН ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания. Техническим результатом является обеспечение возможности наиболее предпочтительного повышения нагрузки у газового двигателя, в частности у газожидкостного двигателя, из диапазона холостого хода или низких нагрузок. Предложен способ эксплуатации двухтопливного двигателя (100) внутреннего сгорания, содержащий: участок (30) впуска и двигатель (10) с множеством цилиндров (Ai, Bi), причем двигатель (10) в первом рабочем состоянии эксплуатируется в дизельном режиме (DB) на дизельном топливе или на другом жидком топливе, а во втором рабочем состоянии эксплуатируется в газовом режиме (ZB) на газу (BG) в качестве топлива в рабочей смеси и между дизельным режимом (DB) и газовым режимом (ZB) переключается в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения, где, по меньшей мере, одним из рабочих параметров переключения является режимное давление рабочей смеси на участке (30) впуска перед цилиндром двигателя (10). 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к способу эксплуатации двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя смеситель газа, участок впуска и двигатель с множеством цилиндров и с системой впрыска, причем двухтопливный двигатель внутреннего сгорания в первом рабочем состоянии эксплуатируется в дизельном режиме на дизельном топливе, а во втором рабочем состоянии эксплуатируется в газовом режиме на газу в качестве топлива. Далее изобретение относится к устройству регулирования для двухтопливного двигателя внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 17 формулы изобретения и к двухтопливному двигателю внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 18 формулы изобретения. Далее двухтопливный двигатель внутреннего сгорания предпочтительно, но не обязательно имеет на участке впуска наддув и перепускную линию для обвода наддува.

Двухтопливные двигатели внутреннего сгорания этого типа обозначаются также как многотопливные двигатели внутреннего сгорания и могут наряду с предпочтительным выбором топлива между дизельным топливом и газом также эксплуатироваться при помощи различного другого топлива. Как правило, двухтопливный двигатель внутреннего сгорания в зависимости от доступности топлива эксплуатируется при помощи одного или другого топлива.

В частности, во время газового режима (при необходимости дополнительно или альтернативно также во время дизельного режима) двухтопливный двигатель внутреннего сгорания может эксплуатироваться в газожидкостном режиме согласно рабочему циклу дизеля с внешним смесеобразованием газовоздушной смеси и предпочтительно с воспламенением от впрыскивания дизельного топлива. Таким образом, двигатели двухтопливного двигателя внутреннего сгорания обычно производятся на базе конструкции дизельных двигателей и относятся к новейшим технологиям, в частности, в области экологически оптимальных возможностей использования двигателей большой мощности. Упомянутый вначале тип двигателя внутреннего сгорания может также включать в себя, в частности, так называемый двигатель, работающий на сжатом газе, с внутренним смесеобразованием, который при помощи впрыска газа в диапазонах давления свыше 200 бар в сочетании с воспламенением от впрыскивания дизельного топлива может предоставлять сравнительно высокую, удельную, цилиндровую мощность. Газожидкостный двигатель может также эксплуатироваться на жидком топливе, как например дизельное топливо, или на другом сжиженном топливе, как например сжиженный природный газ (СПГ) или же сжиженный углеводородный газ (СУГ). В этом отношении двухтопливный двигатель внутреннего сгорания может предпочтительно иметь газодизельный двигатель для образования газодизельного двигателя внутреннего сгорания.

В любом случае в принципе также возможно предусматривать для газового режима центральное смесеобразование, например при помощи смесителя газа. Тем не менее, в рамках данной заявки на переднем плане находится, прежде всего, газовый режим, во время которого смесеобразование происходит индивидуально для каждого цилиндра, предпочтительно непосредственно перед цилиндром. С каждым цилиндром может быть согласован отдельный клапан впрыска газа, который управляется индивидуально для каждого цилиндра. В частности, управление может осуществляться по согласованию с рабочим ходом ряда цилиндров. Предпочтительно воспламенение от впрыскивания жидкого топлива может служить для воспламенения смеси газообразного топлива в цилиндре; в принципе может быть также предусмотрен воспламеняемый от искры газовый режим.

Таким образом, двухтопливный двигатель внутреннего сгорания может предпочтительно иметь систему впрыска, которую можно регулировать предпочтительно электроникой и которая подходит для различных типов газа, как например, биогаз или природный газ, в жидком виде или же для использования масел, как например растительные масла или тому подобное, в качестве жидкого топлива. Здесь хорошо зарекомендовали себя, прежде всего, системы впрыска типа Common-Rail (с общей топливной магистралью), однако при определенных условиях также системы впрыска насос-форсунками с электронной регулировкой. Воспламеняемое вещество в газовом режиме может добавляться к настоящему газообразному топливу рабочей смеси, как было разъяснено, в цилиндре при высокой степени сжатия или же подводится к впускному каналу. В итоге двухтопливные двигатели, работающие в газовом режиме, в частности в газожидкостном режиме согласно рабочему циклу дизеля с внешним смесеобразованием (то есть с происходящим за пределами цилиндра смесеобразованием), являются более гибкими в использовании топлива и имеют еще более низкий уровень выброса вредных веществ. Областями применения являются мобильные применения, как например, в области судоходства или в области тяжелого и грузового автомобилестроения, а также стационарные применения, как например, в блочных электростанциях, которые должны быть предпочтительно рассчитаны, в частности, на непостоянное газоснабжение. Существует предпочтительная возможность, не в последнюю очередь из-за сравнительно постоянного качества топлива, эксплуатировать двухтопливные двигатели внутреннего сгорания либо на газу, либо на жидком топливе, как например, на дизельном топливо или сжиженном газе.

Например, в EP 2 069 627 B1 раскрывается двухтопливный двигатель внутреннего сгорания универсального типа с системой дозирования для адаптации потока сжиженного газа и дизельного топлива, причем избыточные топливные смеси накапливаются и отводятся в смесительную камеру для дальнейшего сгорания в камере сгорания двигателя.

US 6,131,552 раскрывает в общем и целом систему управления топливом, которая может регулировать подачу газа к смесительной камере в зависимости от измеренного рабочего состояния двигателя.

Как правило, расход воздуха является критерием для поданной к двигателю внутреннего сгорания газообразной новой порции наддувочного воздуха в рабочей смеси, причем расход воздуха позволяет также делать выводы о качестве системы и процесса впуска. Фактический расход воздуха обычно представляет собой отношение массы приточного воздуха в рабочей смеси, фактически поданной во время рабочего хода к двигателю или его цилиндру. Эта фактическая смешанная масса определяется по отношению к теоретической массе новой порции из геометрического рабочего объема и теоретической плотности новой порции при внешних условиях (в свободно всасывающих двигателях) или соответственно в двигателях с наддувом, если в данном случае учитывается состояние новой порции позади компрессора или позади охладителя наддувочного воздуха.

На поданную к цилиндру новую порцию оказывает влияние ряд факторов, как например, изменение фаз газораспределения или проходное сечение клапанов. В принципе эти факторы могут определяться из модуля для определения наддува двигателя, в котором сохранена модель участка впуска. Фактически же поданная к двигателю новая порция в рабочей смеси соответствует теоретической лишь в исключительных случаях. Расход воздуха не является постоянной для двигателя величиной, а в значительной степени зависит от числа оборотов и от имеющихся геометрических соотношений всасывающего тракта и камеры сгорания; для преодоления этой зависимости может приниматься во внимание, например соответствующее поле характеристик.

Однако модели участков впуска известны в регуляторах двигателей в принципе лишь у двигателей внутреннего сгорания общего назначения, как например, из EP 1 398 490 A2. Общее у них то, что при моделировании участка впуска - в простейшем случае в виде однородного резервуара высокого давления и для того, чтобы регистрировать динамические процессы в потоке воздуха - в качестве широко распространенной основной идеи при помощи метода наполнения и опорожнения моделируется способность к накоплению участка впуска, обозначаемого также как впускная труба. При этом впускная труба рассматривается как резервуар высокого давления, который непрерывно наполняется воздухом через дроссельный клапан и из которого двигатель благодаря своей всасывающей способности всасывает воздух через впускной клапан в соответствии с рабочим циклом.

При эксплуатации газовых двигателей смесеобразование может происходить, как было разъяснено, перед компрессором газотурбинного наддува и/или также индивидуально для каждого цилиндра перед цилиндром. Одновременно участок впуска состоит между выходом компрессора и входом камеры сгорания из относительно больших объемов, которые вследствие этого могут накоплять или выдавать значительные массы наддувочного вещества, то есть, в частности, массы рабочей смеси или же лишь массы наддувочного воздуха. Это имеет место, в частности, в том случае, если при изменениях нагрузки и/или числа оборотов двигателя происходит изменение давления и/или температуры в отдельных частичных объемах.

Вне зависимости от типа смесеобразования обнаруживается то, что снабжение топливом двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, в частности в переходном рабочем диапазоне двигателя внутреннего сгорания и при непостоянном качестве топлива, и/или надежное задание режимных параметров наддувочного вещества на участке впуска являются чрезвычайно сложными. В частности, у двухтопливных двигателей внутреннего сгорания, в частности для конструкции газожидкостного двигателя, проблематичной может являться эксплуатация в диапазоне низких нагрузок.

Упомянутый ранее способ управления в US 6,131,552 A в сложных системах регулировки также оказывается недостаточным для решения данной проблемы. Это имеет место также для других зависящих от нагрузки дозировок газа или других дозировок топлива в сложных системах регулировки; в частности, если помимо этого, прежде всего в диапазоне низких нагрузок, эмиссия углеводородов (выброс остаточных углеводородов) должна удерживаться на минимально возможном уровне. Желательно двухтопливный режим двигателя внутреннего сгорания разрабатывать, в частности, в переходном диапазоне, предпочтительно в диапазоне низких нагрузок более целесообразным в соответствии как с требованиями нагрузки, так и условиями выбросов.

В этом месте изобретение подходит к решению задачи, которая состоит в предоставлении способа и устройства, при помощи которых достигается улучшенный режим работы двигателя внутреннего сгорания в качестве двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, в частности для диапазона низких нагрузок. В частности, задача изобретения состоит в достижении улучшения в переходном режиме и/или улучшения в области выбросов, в частности при повышении нагрузки в диапазоне низких нагрузок или из холостого хода. Предпочтительно усовершенствованным образом должна решаться существующая в диапазоне низких нагрузок задача по составу топлива, в частности предотвращая скачки крутящего момента двигателя в дальнейшем переходном режиме. В частности, должен предоставляться в распоряжение переход между дизельным режимом и газовым режимом, предпочтительно из дизельного режима в газовый режим. Также задача изобретения состоит в устранении, по меньшей мере, одной из описанных выше проблем. По меньшей мере, должно предлагаться одно альтернативное решение.

В отношении способа задача решается изобретением с помощью способа согласно пункту 1 формулы изобретения.

При этом, исходя из способа упомянутого ранее типа, предусмотрено то, что двигатель в первом рабочем состоянии эксплуатируется в дизельном режиме на дизельном топливе или на другом жидком топливе, а во втором рабочем состоянии эксплуатируется в газовом режиме на газу (BG) в качестве топлива в рабочей смеси. Согласно изобретению предусмотрено то, что между дизельным режимом и газовым режимом производится переключение в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения.

В частности, предопределенный диапазон переключения может быть установлен предопределенными значениями рабочего параметра переключения, то есть значением переключения для рабочего параметра двигателя внутреннего сгорания. Предпочтительно предопределенным значением рабочего параметра переключения может быть заданное значение или фактическое значение или виртуальное значение. В частности, речь может идти о точке переключения; то есть точно об одном значении рабочего параметра или рабочих параметров переключения.

Тем самым изобретение обеспечивает возможность наиболее предпочтительного повышения нагрузки у газового двигателя, в частности у газожидкостного двигателя, из диапазона холостого хода или низких нагрузок.

Изобретение исходит из идеи, что для повышения нагрузки у газового двигателя, в частности у газожидкостного двигателя, из диапазона холостого хода или низких нагрузок существуют несколько принципиальных требований; которые, однако, решаются главным образом при помощи концепции изобретения.

В первую очередь изобретение исходит из идеи, что при небольших нагрузках двигателя перед цилиндром должно подаваться очень низкое давление (всасываемого воздуха), до тех пор, пока заданный коэффициент избытка воздуха (газа) в цилиндре не будет превышать определенного значения (например, значения в 2 ... 2,5), для того чтобы достигать улучшения в области выбросов. Однако при этом небольшом давлении надежное воспламенение в газовом режиме, в частности воспламенение от впрыскивания, лишь ограничено или более не обеспечивается.

Кроме того, изобретение исходит из идеи, что без дросселирования всасываемого воздуха при небольших нагрузках двигателя в газовом режиме, в частности в газожидкостном режиме, должны действовать очень большие коэффициенты избытка воздуха (газа) в цилиндре, при которых хотя и могло бы быть затем достигнуто надежное воспламенение, в частности надежное воспламенение от впрыскивания, однако газ в качестве топлива в рабочей смеси не сжигался бы больше полностью, и потому вызывались бы высокие выбросы остаточных углеводородов.

То же самое приблизительно случилось бы при способе действия, предусматривающем для увеличения нагрузки при приблизительно постоянном количестве впрыскиваемого дизельного топлива на холостом ходу двигателя увеличивать количество газа в воздухе для сгорания. Другими словами, если, исходя из чистого дизельного режима, сначала подавалось бы небольшое количество горючего газа, и если в этом случае газовоздушная смесь является слишком бедной, то это может приводить к затуханию пламени в камере сгорания, прежде чем горючий газ был реализован в газовом режиме. В качестве последствия адаптированного к рабочей точке, однако, лишь условно смесеобразования в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания следует благодаря несгоревшему горючему газу ожидать высокие выбросы углеводородов (выбросы остаточных углеводородов) или другие повышенные выбросы (NOx, CO, частиц и т.д.), а также плохой коэффициент полезного действия. Рециркуляция несгоревшего топлива, как например, в EP 2 069 627 B1, не может решать эту проблему.

Таким образом, так как вышеупомянутые способы действия не могут предпочтительно достигаться или являются мало целесообразными, рабочие диапазоны небольшой нагрузки - по меньшей мере, при увеличении нагрузки, и если помимо этого области выбросов должны соблюдаться усовершенствованным образом - должны согласно идее изобретения действовать лишь условно или не в газожидкостном режиме.

В соответствии с этим, в частности, для увеличения нагрузки при низких нагрузках двигателя изобретение предусматривает увеличение количества впрыскиваемого дизельного топлива в чистом дизельном режиме. Тем самым описанные ранее проблемы не возникают. Из этого следует задача, состоящая в реализации перехода от более высокой нагрузки в чистом дизельном режиме к по возможности такой же нагрузке в газожидкостном режиме, в частности без того чтобы возникал скачок крутящего момента или аналогичные прерывистые режимы эксплуатации. В общем случае обнаруживается, что проблематичным может быть изменение, в частности изменение в пусковом или другом переходном рабочем диапазоне, от чистого дизельного режима на газовый режим, то есть в данном случае, в частности, на газодизельный режим. Это относится также в принципе к обратному переходу из газового режима, в частности газожидкостного режима, в дизельный режим. Могут возникать скачки крутящего момента, если переход с газообразного топлива на жидкое топливо, в частности на дизельное топливо, - или наоборот - не соответствует нагрузкам и другим эксплуатационным требованиям двигателя.

Концепт изобретения предпочтительно использует переход между дизельным режимом и газовым режимом, в частности в диапазоне небольших нагрузок двигателя. Согласно изобретению между дизельным режимом (DB) и газовым режимом (ZB) переключение производится в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения. В частности, такое переключение относится к переключению газожидкостного двигателя из дизельного режима в газожидкостный режим и наоборот. В частности, концепт изобретения создает базис для того, что переход является равномерным и может предпочтительно достигаться даже при изменяющихся требованиях нагрузки и по возможности предотвращая чрезмерные выбросы.

В рамках наиболее предпочтительного усовершенствованного варианта способность к переключению реализуется для каждого цилиндра по отдельности как для впрыскивания дизельного (газожидкостного) топлива, так и для дозирования газа. В частности, для индивидуального для каждого цилиндра дозирование газа оказывается необходимой в меньшей степени модель участка впуска (такой как, например, у обычного газового двигателя со смесеобразованием перед компрессором); хотя эта модель и может быть предпочтительной для надежного задания параметров состояния наддувочного вещества на участке впуска.

В отношении устройства задача решается изобретением с помощью устройства регулирования для двухтопливного двигателя внутреннего сгорания согласно пункту 17 формулы изобретения.

Концепт изобретения приводит к решению задачи в отношении устройства также с помощью двухтопливного двигателя внутреннего сгорания согласно пункту 18 формулы изобретения. В частности, двигатель внутреннего сгорания может иметь участок впуска и двигатель с множеством цилиндров. В частности, если не предусмотрено смешивание газа по отдельности для каждого цилиндра, участок впуска мог бы иметь смеситель газа. Для дизельного режима и/или предоставления воспламенения от впрыскивания в качестве предпочтительной оказалась, в частности, система впрыска, которая предпочтительно выполнена в виде системы впрыска Common-Rail.

Далее двигатель внутреннего сгорания предпочтительно имеет наддув с теплообменником наддува и с перепускной линией для обвода наддува, причем наддув имеет компрессор. В частности, перепускная линия участка впуска может быть далее предусмотрена для обвода наддува в качестве части системы впуска. В зависимости от параметров двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, в частности на основе дизельного двигателя большого литража, наддув может быть оснащен одной или двумя ступенями, предпочтительно рециркуляцией отработанного газа. Соответственно компрессор может быть рассчитан в качестве одноступенчатого или двухступенчатого компрессора, в частности в рамках турбонагнетателя.

Эти и другие предпочтительные усовершенствованные варианты изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения и, в частности, предоставляют предпочтительные возможности для того, чтобы реализовать концепт изобретения в рамках усовершенствованных вариантов и с указанием других преимуществ.

Предпочтительный усовершенствованный вариант исходит из идеи, что предпочтительная переходная эксплуатация двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, в частности при переключении между газовым режимом и дизельным режимом, по возможности должна осуществляться с учетом режимного давления рабочей смеси на участке впуска, в частности с учетом дросселирования рабочей смеси, то есть наддувочного воздуха или топливной смеси. Усовершенствованный вариант выявил то, что для этого может быть необходимым задавать рабочий параметр переключения, по меньшей мере, в виде режимного давления рабочей смеси на участке впуска. Также усовершенствованный вариант выявил то, что в принципе возможно устанавливать, в частности предопределять, диапазон переключения на основе режимного давления рабочей смеси на участке впуска, в частности на основе давления в ресивере непосредственно перед цилиндром двигателя. Обнаруживается то, что изменение режимов работы, то есть изменение между газовым режимом и дизельным режимом или в общем между газовым режимом и жидкостным режимом двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, осуществляется согласно концепту усовершенствованного варианта в зависимости от режимного давления рабочей смеси на участке впуска, в частности в зависимости от давления наддува и/или давления в ресивере.

Далее в рамках предпочтительного усовершенствованного варианта предусмотрено то, что, по меньшей мере, одним из рабочих параметров переключения является режимное давление рабочей смеси на участке впуска перед цилиндром двигателя, в частности заданное значение режимного давления рабочей смеси. При необходимости может также использоваться фактическое значение режимного давления рабочей смеси. При необходимости может также использоваться усредненное фактическое или заданное значение. В определенных случаях может оказываться также уместным использовать виртуальное значение режимного давления рабочей смеси. В наиболее предпочтительном усовершенствованном варианте значение режимного давления может быть определено минимальным значением режимного давления на определенном промежутке времени или иным образом.

Наиболее предпочтительным оказалось рассчитывать диапазон переключения в зависимости от режимного давления перед цилиндром двигателя, в частности в зависимости от давления наддува (на чертеже ссылочная позиция p3) и/или от давления в ресивере (на чертеже ссылочная позиция p5), соответственно в частности в зависимости от их заданного значения. Наиболее предпочтительным оказалось рассчитывать диапазон переключения в зависимости от режимного давления непосредственно перед цилиндром двигателя, в частности в зависимости от давления в ресивере, в частности от заданного значения давления в ресивере, в частности от минимального значения давления в ресивере.

Целесообразным может также оказываться то, что режимное давление или другие рабочие параметры переключения определяются виртуально, например, моделируются и/или вычисляются; в частности в режиме реального времени и/или одновременно для первого и второго рабочего состояния. В рамках наиболее предпочтительного первого усовершенствованного варианта предпочтительным оказалось то, что первым рабочим состоянием является дизельный режим на дизельном топливе. В рамках наиболее предпочтительного второго усовершенствованного варианта второе рабочее состояние может быть газовым режимом на газу в качестве топлива, в частности в газожидкостном режиме. Предпочтительно в дизельном режиме - согласно предпочтительному усовершенствованному варианту, то есть первоначально при небольших нагрузках - расчет давления или другого рабочего параметра, в частности расчет заданного давления для режимного давления перед цилиндром в газожидкостном режиме, уже должен проводиться параллельно с расчетом давления или другого рабочего параметра в дизельном режиме. Таким образом, предпочтительно может достигаться то, что, если необходимое для газожидкостного режима (заданное) значение достигло (в частности, при помощи дросселирования в дизельном режиме) текущего давления (фактического давления, в частности без дросселирования всасываемого воздуха в дизельном режиме) или давления, установленного в качестве минимального, производится переключение из дизельного режима в газожидкостный режим или другой газовый режим. Аналогичным образом это может иметь место для обратного направления.

Предпочтительным оказалось, в дополнение к определению рабочего параметра переключения, в виде режимного давления участка впуска, его дросселей и, в частности, приводов, предусматривать для влияния на режимное давление, как например, посредством дроссельной заслонки, дроссельный клапан или другой дроссельный орган. Под дроссельным органом участка впуска в данном случае рассматривается любое средство для уменьшения давления, при определенных условиях к нему наряду с дросселем двигателя может также относится перепускной дроссель компрессора. В частности, дросселем двигателя может быть также клапан, заслонка или дроссель или же изменяемая геометрия турбины компрессора. В данном случае, в общем и целом, используется установочный угол α между полностью открытым и полностью закрытым положением, для того чтобы описывать положение дросселя; также могут использоваться несколько дроссельных органов вышеупомянутого типа в комбинации. В частности, дроссель двигателя может быть предусмотрен выше по потоку перед объемом ресивера, и/или перепускной дроссель компрессора может быть предусмотрен в перепускной линии. В частности, в зависимости от величины заданного и/или фактического режимного давления участка впуска может производиться дросселирование участка впуска, в частности для дросселирования двигателя и/или перепускной линии.

Опциональное дросселирование в дизельном режиме могло бы предпочтительно осуществляться только при достижении минимального давления, для того чтобы не было длительных недостатков в потреблении в дизельном режиме, так как дросселирование, как правило, влечет за собой также какой-либо недостаток в потреблении. Таким образом, основной целью опционального дросселирования было бы, в частности, увеличение диапазона поля рабочих характеристик, в котором был бы возможен газожидкостный режим. Кроме того, обнаруживается то, что, в частности, дросселирование в дизельном режиме перед процессом переключения может приводить к сравнительно плавному процессу переключения без скачка крутящего момента и/или, уменьшая выбросы углеводородов. Для этого дроссельный орган, в частности вышеупомянутого типа, перемещается согласно усовершенствованному варианту в дизельном режиме в направлении закрытого положения, что перед процессом переключения приводит к понижению режимного давления, в частности, если переключение должно производиться с дизельного режима на газожидкостный режим. Для этого оказалось пригодным понижение давления в ресивере и/или давления наддува. В общем дросселирование в дизельном режиме может быть также ограничено лишь процессом переключения для изменения на газовый режим. В принципе может также использоваться понижение давления сжатия (на чертеже ссылочная позиция p2) после компрессора и/или давления впуска (на чертеже ссылочная позиция p1) перед компрессором. После процесса переключения, предпочтительно с дизельного на газожидкостный режим, дроссельный орган предпочтительно берет на себя часть регулировки нагрузки двигателя. Например, после процесса переключения дроссельный орган может снова открываться.

В рамках другого наиболее предпочтительного усовершенствованного варианта предпочтительным оказалось то, что первая точка переключения с дизельного режима на газовый режим является другим значением, чем вторая точка переключения с газового режима на дизельный режим. Другими словами при помощи точки переключения, в частности при определении двух режимных давлений, согласно концепту можно определять гистерезис для диапазона переключения. Это приводит к сравнительно гибкой способности переключения двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, при которой скачки крутящего момента предотвращены усовершенствованным образом. Сверх этого, предпочтительным, в частности, оказалось обеспечивать процесс переключения между дизельным режимом (DB) и газожидкостным режимом (ZS) (и в общем газовым режимом (ZB)) гистерезисом.

Предпочтительно первая точка переключения с дизельного режима на газовый режим имеет более высокое значение, которое находится выше значения для второй точки переключения с газового режима на дизельный режим. Обнаруживается то, что в принципе является предпочтительным производить первую точку переключения с дизельного режима на газовый режим при задросселированном двигателе, в частности при помощи дросселя двигателя, и/или при задросселированном участке впуска, в частности при помощи перепускного дросселя компрессора или дросселя впуска. Для этого расположенный непосредственно перед объемом ресивера выше по потоку дроссель двигателя может предпочтительно перемещаться в направлении закрытого положения перед переключением.

В частности, могут задаваться различные точки переключения в качестве границ диапазона переключения, по меньшей мере, при помощи определения режимного давления участка впуска для переключения. Предпочтительным оказывается то, что, для получения гистерезиса переключения давление перед цилиндром для обратного переключения из газожидкостного режима (ZS) в дизельный режим (DB) должно быть ниже, чем при противоположном переключении. Другими словами, для переключения из дизельного режима в газожидкостный режим может задаваться более высокое режимное давление участка впуска, чем при переключении из газожидкостного режима (ZS) (в общем случае из газового режима (ZB)) в дизельный режим (DB).

В рамках наиболее предпочтительного конкретного исполнения усовершенствованного варианта предпочтительным оказалось то, что рабочий параметр переключения режимного давления участка впуска переключается при условии того, что режимное давление дизельного режима равно или находится выше режимного давления газового режима, в частности заданного режимного давления. Предпочтительно предпочтительное условие заключается в том, что определенное виртуально значение и/или фактическое значение режимного давления в дизельном режиме равно или находится выше определенного виртуально и/или заданного значения режимного давления газового режима.

В частности, изменение режима работы предпочтительно происходит при превышении заданного значения для давления перед цилиндром при переходе из дизельного в газожидкостный режим или при превышении заданного значения для давления перед цилиндром при переходе из газожидкостного в дизельный режим. Предпочтительно сдвиг пороговых значений переключения для изменения на газожидкостный режим может достигаться в сторону более низких нагрузок посредством, по меньшей мере, кратковременного дросселирования давления перед цилиндром в дизельном режиме. В частности, переключение режима работы с дизельного на газожидкостный режим осуществляется, если заданное давление для газожидкостного режима соответствует текущему давлению наддувочного воздуха перед цилиндром.

В итоге такие отдельные меры приводят по отдельности или в комбинации к изменению режима работы без существенного скачка крутящего момента. Предпочтительно обнаруживается то, что тем самым скачки крутящего момента можно сравнительно хорошо предотвращать. В частности, обнаруживается то, что при помощи этих или аналогичных мер двухтопливный двигатель внутреннего сгорания может перенастраиваться и/или перерегулироваться с задросселированного фактического состояния дизельного режима на управляемое заданное состояние газового режима; в частности дополнительно в соответствии со сформулированным согласно этому усовершенствованному варианту условием для диапазона переключения. В принципе посредством задания порогового значения для разности между фактическим значением и заданным значением режимного давления может определяться гистерезис для диапазона переключения, предпочтительно в зависимости от направления переключения для газожидкостного режима при переключении в газожидкостный режим или для дизельного режима при переключении в дизельный режим.

В рамках наиболее предпочтительного усовершенствованного варианта оказалось предпочтительным согласовывать с множеством цилиндров выше по потоку перед цилиндрами объем ресивера, который может предусматривать, прежде всего, например, объем коллектора или участка смешивания или тому подобного после дросселя двигателя.

В частности, оказалось предпочтительным оснащать двухтопливный двигатель внутреннего сгорания наддувом на участке впуска системы впуска, в частности наддувом, включающим в себя теплообменник наддува. В рамках наиболее предпочтительного усовершенствованного варианта оказалось предпочтительным согласовывать с теплообменником наддува на участке впуска объем теплообменника, который может предусматривать, прежде всего, например, объем теплообменника наддува или другие объемы участка впуска перед дросселем двигателя.

Наиболее предпочтительно режимное давление определено перед цилиндром двигателя, предпочтительно в виде давления ресивера в объеме ресивера. Под объемом ресивера следует понимать, в общем, любой тип объема, который расположен перед цилиндром выше по потоку и который расположен после наддува и/или перепускной линии ниже по потоку, в частности после дросселя двигателя. Например, объем ресивера может быть объемом коллектора или другого расширения конструктивного пространства участка наддува. В частности, под объемом ресивера следует понимать объем, который превышает обычные объемы участка наддува; в рамках усовершенствованного варианта обнаруживается то, что задание давления ресивера в объеме ресивера является наиболее существенным для надежной регулировки двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, так как возрастающая неопределенность в состоянии смеси горючего газа связана с увеличивающейся величиной объема ресивера. Таким образом, регулировка по давлению ресивера в объеме ресивера устраняет непредсказуемость, которая существует при неизменных принятиях для участка наддува.

Оказалось предпочтительным то, что для каждого цилиндра двигателя переключение между дизельным режимом и газовым режимом производится индивидуально в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения. Усовершенствованный вариант выполнения изобретения исходит из идеи, что переключение является предпочтительным, в частности, в начальном диапазоне рабочего хода цилиндра; в этом отношении индивидуальное переключение всего двигателя должно следовать за многостадийным процессом изменения начальных диапазонов рабочих ходов множества цилиндров. В частности, переключение может производиться для каждого цилиндра индивидуально от одного рабочего хода к следующему и в начале соответствующего рабочего хода для каждого цилиндра поочередно (в последовательности зажигания).

Диапазон переключения не обязательно ограничен одномерной областью или отдельной точкой режимного давления участка впуска, а, наоборот, может иметь поле характеристик изменяемых и/или фиксированных точек переключения. Под изменяемым и фиксированным рабочим параметром переключения следует понимать, например, его заданное значение, которое может переменно выбираться, а затем задано постоянным.

Например, изменяемые и/или фиксированные точки переключения диапазона переключения могут быть установлены посредством изменяемых и/или фиксированных рабочих параметров переключения, включающих в себя, по меньшей мере, одно режимное давление или предпочтительно, в частности для образования диапазона гистерезиса, диапазон режимного давления. Другие рабочие параметры переключения могут быть предпочтительно выбраны из группы рабочих параметров, включающих в себя: число оборотов двигателя, максимальный коэффициент избытка воздуха, долю массы жидкого топлива, в частности дизельного топлива в общей массе топлива в газожидкостном режиме и, по меньшей мере, необходимое или целесообразное режимное давление участка впуска в дизельном режиме, в частности давление ресивера в объеме ресивера.

В принципе обнаруживается то, что множество этих рабочих параметров переключения, в частности режимное давление рабочей смеси на участке впуска, может измеряться. В рамках усовершенствованного варианта режимное давление может также служить в качестве основы для комплексно образованной величины режимного давления; это может быть, например первое режимное давление в виде заданного режимного давления и/или второе режимное давление в виде фактического режимного давления.

В частности, величина режимного давления может быть образована в виде комбинации первого и второго режимного давления, а при необходимости также с учетом дальнейших режимных давлений участка впуска или системы впуска, например в виде комбинации из давления в ресивере и давления наддува (на чертеже ссылочные позиции p5 и p3).

В частности, рабочий параметр переключения может быть образован на основе разности первого и второго режимного давления участка впуска, в частности на основе разности заданного и фактического значения одного режимного давления и/или разности режимного давления перед и после дроссельного органа. Например, разность режимного давления перед и после дросселя двигателя, в частности давления в ресивере и давления наддува (на чертеже ссылочные позиции p5 и p3), может учитываться в качестве первого и второго режимного давления. Например, разность режимного давления перед и после перепускного дросселя компрессора, в частности давления впуска и давления наддува (на чертеже ссылочные позиции p1 и p3), может учитываться в качестве первого и второго режимного давления. При помощи образованных таким или похожим сложным образом величин режимного давления качество регулировки можно существенно улучшать. Также регулировку можно рассчитывать более гибкой, благодаря тому, что, например, при помощи разности первого и второго режимного давления заданного и фактического значения определяется гистерезис для диапазона переключения.

Среди прочего, в свете вышеизложенного наиболее предпочтительным также оказалось то, что режимное давление определяется виртуально, например моделируется и/или вычисляется. Для этого может браться за основу подходящая математическая модель системы наддува, включающей в себя, в частности, участок впуска. В рамках наиболее предпочтительного усовершенствованного варианта обнаружилось то, что математическая модель должна включать в себя, по меньшей мере, два расчетных объема, которые составляют максимальные объемные области участка наддува. Это относится, в частности, к расчетному объему объема ресивера, как например коллектора в двигателе, и/или к расчетному объему теплообменника наддува. С учетом этих сравнительно больших объемов могут отстраненно учитываться регулирующиеся динамично и за пределами неизменной области состояния газовой смеси в объеме ресивера и/или объеме теплообменника наддува.

В рамках наиболее предпочтительного первого усовершенствованного варианта предпочтительным оказалось то, что первое рабочее состояние является чистым дизельным режимом, работающим только на дизельном топливе. В частности, определенный виртуально рабочий параметр первого рабочего состояния может быть установлен в предусмотренном для первого рабочего состояния режиме управления при помощи согласованного с чистым дизельным режимом распределения поля характеристик. Это относится, в частности, к определенному виртуально режимному давлению, будь то в виде заданного или фактического режимного давления, в частности в объеме ресивера (p5). При определенных условиях это относится также к другим определенным виртуально рабочим параметрам, как например, температура и расширительный объем (например, согласованная с давлением p5 ресивера температура T5 в объеме V5 ресивера). При определенных условиях это относится также к соответствующим величинам в объеме теплообменника наддува (например, к согласованной с давлением p3 наддува температуре T3 в объеме V3 теплообменника наддува).

В рамках наиболее предпочтительного второго усовершенствованного варианта второе рабочее состояние может быть чистым газовым режимом, работающим только на газу в качестве топлива. В частности, под чистым газовым режимом следует также понимать газожидкостный режим согласно рабочему циклу дизеля с внешним смесеобразованием газовоздушной смеси и воспламенением от впрыскивания дизельного топлива. Предпочтительно определенный виртуально рабочий параметр второго рабочего состояния может быть установлен, то есть смоделирован и/или вычислен, без отношения к реальному рабочему состоянию. Предпочтительно рабочий параметр установлен в предусмотренном для второго рабочего состояния режиме управления при помощи согласованного с чистым газовым режимом распределения поля характеристик. В частности, для чистого газового режима может быть установлено газовое состояние объема ресивера и/или объема теплообменника наддува (p5, T5, V5 или p3, T3, V3).

Вышеупомянутый первый и/или второй вариант может делать ненужным (при определенных условиях трудоемкое или невозможное или возможно недостоверное) измерение рабочего параметра, в частности режимного давления на участке впуска, в частности в объеме ресивера и/или объеме теплообменника наддува. Также могут быть созданы условия для целесообразного установления и использования заданного и/или фактического значения рабочего параметра, в частности режимного давления, дополнительно или альтернативно к измеренному значению.

В рамках наиболее предпочтительного усовершенствованного варианта предусмотрено устанавливать газовый режим и дизельный режим виртуально и параллельно и/или в режиме реального времени наряду с реальной эксплуатацией двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, в частности вычислять и/или моделировать на основе математической модели участка впуска. Это имеет то преимущество, что, в частности, в диапазоне переключения прогнозируемые состояния двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, например в виде заданного значения рабочего параметра, в частности режимного давления, как в чистом дизельном режиме, так и в чистом газовом режиме могут находиться в распоряжении и корректироваться параллельно и в режиме реального времени. Таким образом, возможно, предпочтительно образовывать точку переключения между газовым режимом и дизельным режимом, то есть из дизельного режима в газовый режим и/или из газового режима в дизельный режим, в частности предотвращая чрезмерные выбросы и скачки крутящего момента. Концепт усовершенствованного варианта произведенного параллельно и/или в режиме реального времени определения, по меньшей мере, важных режимных величин газового режима и дизельного режима, как например, по меньшей мере, режимного давления, приводит к сравнительно хорошему пониманию рабочих состояний за счет виртуального определения, и потому предпочтительная точка переключения может сравнительно хорошо задаваться.

В частности, обнаруживается то, что рассмотренная в рамках вышеупомянутого усовершенствованного варианта математическая модель с расчетным объемом объема ресивера и/или теплообменника наддува может предпочтительно использоваться для того, чтобы делать возможными достоверные прогнозы виртуальных рабочих состояний двухтопливного двигателя внутреннего сгорания в чистом дизельном режиме или в чистом газовом режиме.

В частности, предпочтительным оказалось то, что первое рабочее состояние включает в себя, по меньшей мере, один первый, в частности определенный виртуально, рабочий параметр первого рабочего состояния, и/или второе рабочее состояние включает в себя, по меньшей мере, один второй, в частности определенный виртуально, рабочий параметр второго рабочего состояния. В частности, первым и/или вторым рабочим параметром является режимное давление участка впуска, в частности режимное давление непосредственно перед цилиндром двигателя, в частности давление ресивера в объеме ресивера двигателя. Предпочтительно первый и второй рабочий параметр, в частности первое и второе режимное давление первого и второго рабочего состояния, находятся в распоряжении параллельно и/или в режиме реального времени.

Предпочтительно благодаря вышеупомянутому усовершенствованному варианту возможно то, что переключение производится при рабочем параметре переключения режимного давления участка впуска таким образом, что коэффициент избытка воздуха (в данном случае значение LAMBDA_GAS) газовоздушной смеси находится ниже порогового значения, например ниже 2,5, в частности ниже 2,0. Это имеет то преимущество, что чрезмерные выбросы углеводородов предотвращаются также в диапазоне переключения.

Ниже примеры осуществления изобретения описываются посредством чертежей. Чертежи не обязательно представляют примеры осуществления в масштабе, наоборот, чертежи предусмотрены для пояснения, выполнены в схематичном и/или немного искаженном виде. Применительно к добавлениям видимых непосредственно на чертеже технических решений делается ссылка на соответствующий уровень техники. При этом следует учитывать то, что могут производиться разнообразные модификации и изменения относительно формы и деталей варианта осуществления, не отходя от основной идеи изобретения. Раскрытые в описании, на чертеже, а также в пунктах формулы изобретения признаки изобретения могут быть как по отдельности, так и в любой комбинации существенными для усовершенствования изобретения. Кроме того, в объем изобретения попадают все комбинации из, по меньшей мере, двух признаков, раскрытых в описании, на чертеже и/или в пунктах формулы изобретения. Основная идея изобретения не ограничена точной формой или деталями, показанными и описанными в последующих предпочтительных вариантах осуществления, и не ограничена объектом, который был бы ограничен по сравнению с объектом, заявляемым в формуле изобретения. В заявленных диапазонах измерений находящиеся также внутри упомянутых границ значения должны рассматриваться как раскрытые и должна обеспечиваться возможность их произвольного использования и испрашиваться в качестве пороговых значений.

Другие преимущества, признаки и детали изобретения раскрываются в последующем описании предпочтительных вариантов осуществления, а также при помощи чертежей; на детально показаны:

фиг. 1 - схема двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя участок впуска с наддувом в виде турбонагнетателя и с теплообменником наддува с объемом теплообменника, а также собственно сам двигатель с множеством цилиндров и индивидуальным для каждого цилиндра дозированием для горючего газа BG и с системой впрыска Common-Rail, причем цилиндры присоединены к объему ресивера, и наддув может обходиться через перепускную линию - двухтопливный двигатель внутреннего сгорания выполнен в виде газодизельного двигателя внутреннего сгорания и может эксплуатироваться как в чистом дизельном режиме, так и в смешанном режиме или в чистом газовом режиме в виде газожидкостного режима с впрыском воспламеняемой смеси в виде дизельного топлива;

фиг. 2 - диапазоны рабочего состояния дизельного режима (DB) и газового режима (ZB), в частности газожидкостного режима (ZS), отмеченные в качестве примера на графике для числа оборотов двигателя и крутящего момента двигателя, причем газожидкостный режим в данном случае имеет место для значения LANBDA_GAS в диапазоне между 1,5 и 2, а дизельный режим - для значения LAMBDA_Diesel в диапазоне между 3 и 7; значения в скобках соответствуют альтернативным режимам эксплуатации (то есть дизель вместо газа в верхней области и газ вместо дизеля в нижней области);

фиг. 3 - на виде (A) схематизированный и реализуемый в рамках модуля 200 для регулировки запрос условия при переходе между дизельным режимом и газовым режимом, в частности газожидкостным режимом (DB=0, ZB=1), причем оказалось предпочтительным дросселировать дизельный режим, для того чтобы затем начинать процесс переключения, и

- на виде (B) предпочтительное условие для перехода из дизельного режима в газовый режим, в частности газожидкостный режим, и

- на виде (C) общее условие для гистерезиса, который также предпочтительно имеет место при переходе из газового режима, в частности газожидкостного режима, в дизельный режим;

фиг. 4 - вверху ход изменения крутящего момента Md_SOLL двигателя в виде заданного значения во времени, а также соответствующее этому изменению давление p5 в ресивере в дизельном режиме (DB) для объема 81 ресивера,

- на виде (A) без дросселирования двигателя, а

- на виде (B) с дросселированием двигателя в переходном диапазоне t крутящего момента двигателя обнаруживается то, что переход нагрузки осуществляется при понижении давления в ресивере с дросселированием двигателя в более ранний момент времени, чем без дросселирования двигателя;

фиг. 5 - схематичное изображение структуры для части 300 регулятора для дизельного режима;

фиг. 6 - схематичное изображение структуры для части 400 регулятора для газового режима, в частности газожидкостного режима;

фиг. 7 - модуль 420 для части 400 регулятора для газового режима, в частности газожидкостного режима, а также возможности структуры регулятора для перехода из газового режима, в частности газожидкостного режима, в дизельный режим к реализации процесса дросселирования при помощи перепускного устройства (VBR) компрессора и/или перепускного устройства (TBR) турбины и соответствующего положения перепускного клапана αVBR или положения дроссельного клапана αDK.

На фиг. 1 показан обозначенный также как двухтопливный двигатель 100 внутреннего сгорания многотопливный двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя двигатель 10, систему 20 впрыска, а также систему впуска с разветвленным участком 30 впуска. На участке впуска расположен, в частности для образования наддува, турбонагнетатель 50, теплообменник 60 наддува, в данном случае в виде охладителя наддувочного воздуха, а также перепускное устройство70.

В данном случае двигатель выполнен с шестнадцатью цилиндрами в виде V-образного двигателя с восемью цилиндрами Ai, i=1..8 на стороне A и восемью цилиндрами Bi, i=1..8 на стороне B; этот тип расположения цилиндров и их количество изображены в данном случае лишь в качестве примера. В частности, для использования в двигателях большой мощности подходят также исполнения двигателя с десятью, двенадцатью, двадцатью, двадцатью четырьмя или двадцатью восьмью цилиндрами или с другим количеством цилиндров. Двигатель оснащен индивидуальным для каждого цилиндра дозированием 40 для горючего газа BG.

В данном случае система 20 впрыска образована в виде системы впрыска типа Common-Rail с общей магистралью 21, от которой несколько линий 22 впрыска - в каждом случае с инжектором 23 и расположенным перед инжектором отдельным накопителем 24 - ответвляются в каждом случае к цилиндру Ai, Bi, i=1..8 двигателя 10. Система 20 впрыска выполнена для того, чтобы порционировать жидкое топливо, как например дизельное топливо, или же другое сжиженное или жидкое топливо, для того чтобы впрыскивать это топливо в дизельном режиме в виде жидкого топлива или в газовом или газожидкостном режиме в виде газожидкостного топлива в каждом случае в начале рабочего хода цилиндра Ai, Bi; это происходит при очень высоких давлениях впрыска.

На входном конце системы впуска участка 30 впуска наддувочный воздух LL засасывается из окружающей среды. Наддувочное вещество или смесь (обозначаемая в газовом режиме благодаря центральному смешиванию газа при помощи смесителя газа также как воздушно-топливная смесь) - в последующем просто смесь G - подается с массовым расходом m(`)_G под давлением p1 впуска и при температуре T1 впуска, которая соответствует по существу температуре окружающей среды, через линию 32 компрессора в компрессор 51 турбонагнетателя 50 и там сжимается до давления p2 сжатия при температуре T2 сжатия. Компрессор 51 приводится в действие турбиной 52 и находится с ней на одной оси 53 нагнетателя; в свою очередь турбина 52 выхлопного тракта 90 приводится в действие выходящим из двигателя 10 отработанным газом AG в выхлопном тракте 90. Нагретый вследствие сжатия до температуры T2 сжатия массовый расход m(`)_G смеси G подается на участок 31 охлаждения участка 30 впуска и там в теплообменнике 60 наддува проводится через структуру 61 охладителя; в изображенном здесь символично объеме 62 теплообменника происходит теплообмен с охлаждающим веществом в структуре 61 охладителя, так что смесь G охлаждается. Смесь горючего газа покидает объем теплообменника величиной V3 в охлажденном виде при температуре T3 наддува и под давлением p3 наддува в направлении участка 33 наддува для подачи смеси G к двигателю 10. В модели участка впуска состояние смеси G перед компрессором 51 может сравнительно в общем случае задаваться при помощи режимных величин для давления и температуры, в данном случае при помощи температуры T1 впуска и давления p1 впуска перед компрессором 51 или после компрессора 51 при повышенном давлении p2 сжатия и повышенной температуре T2 сжатия с режимными величинами p2, T2 после компрессора 51 состояние смеси G может описываться при помощи подходящей модели компрессора; например, согласно уравнению состояния газа, как например, для идеального или реального газа. Будучи согласованы с последующими компонентами теплообменника 60 и ресивера 80, как например, с коллектором и/или накопительным участком, большие объемы участка впуска 30 приобретают согласно концепту изобретения особое значение, так что с ними и с дальнейшим пространством участка впуска для моделирования дальнейших состояний газа согласуется объем V3 теплообменника или объем V5 ресивера в модели участка впуска. В соответствии с этим смесь G горючего газа в объеме V3 теплообменника принимает режимные величины p3, T3, что происходит вследствие охлаждения и увеличении объема при уменьшающемся давлении p3 наддува и температуре T3 наддува.

Состояние смеси G в перепускном устройстве 70 определяется в принципе также в соответствии с режимными величинами p1, T1 на входе или p3, T3 на выходе перепускного устройства70 или наоборот в случае рециркуляции через перепускное устройство 90; то есть смесь G_BP газа в обводной линии 71 перепускного устройства 70 устанавливается в зависимости от преобладающих соотношений давлений и положения перепускного дросселя 72 компрессора - в данном случае согласно установочному углу αVBR перепускного клапана компрессора. перепускная линия 71 может служить, в частности, для рециркуляции излишней смеси G перед компрессором 51, для того чтобы ее снова сжимать и повторно подавать для сгорания в цилиндрах Ai, Bi двигателя 10.

Перед подачей смеси G в состоянии p3, T3 к двигателю 10 смесь G при изменении давления и температуры - согласно объему V5 ресивера до давления p5 в ресивере и температуры T5 ресивера - направляется согласно проведенному через дроссель 82 двигателя в объем 81 ресивера массовому расходу m(`)_DK в ресивер 80. В данном случае первый и второй объем 81.B, 81.A ресивера в каждом случае согласованы со стороной B и соответственно стороной A двигателя 10, то есть эти объемы расположены выше по потоку перед цилиндрами Ai, Bi и после первого и второго участка 33.B, 33.A наддува стороны B и стороны A и после объема 62 теплообменника. Дроссель 82 двигателя в данном случае образуется при помощи первого и второго дроссельного клапана 82.B, 82.A двигателя, которые в каждом случае согласованы с первым и вторым объемом 81.B, 81.A ресивера, причем первый и второй дроссельный клапан 82.B, 82.A двигателя могут регулироваться независимо друг от друга; однако в дальнейшем они описываются обобщенно как дроссель 82 двигателя. Объем 81 ресивера следует понимать в качестве суммы первого и второго объема 81.B и 81.A ресивера. В объеме 81 ресивера смесь G вследствие увеличения объема и в зависимости от положения αDK дроссельных клапанов 82.B, 82.A двигателя принимает в объеме V5 объема 81 ресивера обозначенные посредством p5 и T5 состояния газа; это происходит в зависимости от проходящего со стороны B или стороны A массового расхода m(`)_DK,B и соответственно m(`)_DK,A в зависимости от положения дроссельных клапанов 82.B и 82.A двигателя.

Таким образом, обозначенные посредством pi, Ti, i=1 и 2 или Vj, pj, Tj, j=3 и 5 состояния смеси G газа определяются по существу в диапазонах, которые заданы компрессором 51, объемом 62 теплообменника и объемом 81 ресивера, или внутри границ, которые заданы дросселем 82 двигателя и перепускным дросселем 72 компрессора или компрессором 51.

В дальнейшем для давления p5 ресивера в объеме V5 ресивера или для регулирующих величин, основывающихся на давлении p5 ресивера - как например, фактическое давление p5_IST ресивера, или заданное давление p5_SOLL ресивера, или смоделированное давление p5 ресивера - может отводиться центральная роль в определении диапазона переключения для двухтопливного двигателя 100 внутреннего сгорания; а именно с одной стороны в дизельный режим - без примешивания газа BG при помощи индивидуального для каждого цилиндра дозирования 40 газа - или же в газовый режим - с примешиванием газа BG при помощи индивидуального для каждого цилиндра дозирования 40 газа и воспламенением от впрыскивания при помощи системы 20 впрыска.

Кроме того, краевыми условиями для моделирования двухтопливного двигателя внутреннего сгорания и для определения в режиме реального времени виртуальных значений p5 и p3 в дизельном режиме с одной стороны и газовом режиме с другой стороны могут быть в частности:

- допущение неизменного процесса горения, то есть без учета возможных различий между сгоранием дизельного топлива и сгоранием газа в газожидкостном режиме с химической точки зрения,

- стандартная модель эксплуатации двигателя с частичным учетом влияния числа оборотов

- без обратной связи индивидуального для каждого цилиндра переключения между рабочими режимами по характеру изменения крутящего момента при переключении. Тем не менее, в частности последний пункт и вышеупомянутые пункты могут учитываться в дальнейшей итерации (повторении) или уровне приближения модели.

Обнаруживается то, что регулировка массовых расходов m(`)_G для горючего газа BG и m(`)_LL для наддувочного воздуха LL при помощи индивидуального для каждого цилиндра дозирования 40 газа в соответствии с коэффициентом LAMBDA_SOLL избытка воздуха или стехиометрическим коэффициентом избытка воздуха происходит не обязательно с допущением неизменных условий вдоль участка впуска; тем не менее, в случае индивидуального для каждого цилиндра дозирования 40 газа трудоемкое моделирование участка впуска может исключаться - модель участка впуска также оказывается необязательно необходимой; это в отличие от случая центрального дозирования газа при помощи смесителя газа. Однако, например, для описания состояний наддувочного воздуха в модель участка впуска, которая была описана при помощи фиг. 1, могут в принципе включаться, по меньшей мере, два больших объема для обобщения объема участка впуска, а именно объем 81 ресивера и объем 62 теплообменника наддува. В рамках модели участка впуска участок 30 впуска может моделироваться на основе метода наполнения и опорожнения, которые в принципе известны. В этом случае изменения состояний в объемах могут рассматриваться в качестве почти изотермических. Это упрощает систему посредством ограничения на сохранение массы по сравнению с адиабатическим способом рассмотрения и упрощает, в частности, одновременный расчет двигателя внутреннего сгорания или его участка впуска в режиме реального времени. Тем не менее, также может в принципе использоваться адиабатический или политропический способ рассмотрения или целенаправленная передача тепла при достаточной вычислительной мощности, для того чтобы моделировать изменения состояний на участке впуска.

Кроме того, могут реализовываться особые допущения для устройств участка впуска в рамках дополнительного моделирования, в частности в том случае, если измеряемые значения для соответствующего устройства участка 30 впуска не имеются в распоряжении. Это относится, например, к дополнительной модели компрессора, которая описывает работу компрессора 51 и состояния смеси G перед компрессором при помощи температуры и давления (G(p1, T1)) и после компрессора (G(p2, T2)).

Фиг. 2 показывает в системе координат числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md двигателя различные рабочие диапазоны, а именно один для дизельного режима DB и один для газожидкостного режима ZB, которые определяются при помощи предпочтительного коэффициента LAMBDA избытка воздуха. Для обоих диапазонов границы получаются при помощи установления, в частности посредством норм токсичности отработанных газов, рекомендованных диапазонов коэффициентов избытка воздуха. Это задано посредством диапазонов соответствующих значений LAMBDA: LAMBDA_BG (горючий газ) и соответственно LAMBDA_DL (дизельное топливо). В предпочтительном дизельном режиме DB при низких нагрузках LAMBDA_DL предпочтительно составляет от 3 до 7 (LAMBDA_BG между 1,5 и 2). В данном случае эти значения могут предпочтительно соблюдаться даже при изменениях нагрузки, как например, при переходе из рабочей точки A в рабочую точку B или при переходе из рабочей точки A` в рабочую точку B`. Во время последнего перехода должно также производиться переключение режима работы, а именно с дизельного режима DB на газовый режим ZB, а именно, как правило, при переходе в более высокий диапазон нагрузки. В предпочтительном в этом случае газожидкостном режиме ZB выше низкой нагрузки LAMBDA_BG предпочтительно составляет от 1,5 до 2, при определенных условиях до 2,5, но не больше 3 (LAMBDA_DL между 1,5 и 2).

Согласно следующему предпочтительному примеру осуществления в последнем случае также обеспечено то, что выбросы - выбросы углеводородов, выбросы твердых частиц или тому подобного (NOx, CO, CO2) - двухтопливного двигателя 100 внутреннего сгорания являются сравнительно низкими, и, кроме того, переключение режима работы может производиться в значительной степени без скачков крутящего момента. В принципе переход между рабочими точками A, B или переход между рабочими точками A`, B` можно было бы частично решать вследствие того, что в дизельном режиме DB - в частности, в диапазоне низких нагрузок, который обычно существует в пусковом периоде двигателя внутреннего сгорания - к наддувочному воздуху LL подмешивается горючий газ BG при определенных условиях в очень небольших количествах. Эти небольшие количества были бы необходимы в газожидкостном режиме ZS, так как впрыснутое количество дизельного топлива нельзя уменьшать сколь угодно, и небольшие нагрузки двигателя приводят к незначительной подаче топлива. Однако обнаруживается то, что хотя при переходе этого типа, по меньшей мере, в пограничном диапазоне значение LAMBDA в дизельном режиме LAMBDA_DL и может немного уменьшаться, тем не менее, оно по-прежнему сравнительно велико; а именно настолько велико, что в газожидкостном режиме ZB коэффициенты избытка воздуха при значениях LAMBDA в газожидкостном режиме LAMBDA_BG по-прежнему устанавливаются выше 2,5 или даже выше 3,0. При таких высоких значениях LAMBDA по-прежнему существует опасность того, что подмешанный горючий газ BG, будучи в значительной степени несгоревшим, снова выпускается в атмосферу и приводит к высоким значениям выбросов, в частности выбросов углеводородов, в выхлопном газе AG. В этом случае также получается плохой коэффициент полезного действия eta_ZB двигателя внутреннего сгорания в газовом режиме. Обнаруживается то, что, хотя подобный образ действий в принципе и возможен, тем не менее, он не является основным решением указанной вначале проблемы режимного перехода без изменения режимов работы и тем более не является решением проблемы режимного перехода между дизельным режимом DB и газожидкостным режимом ZB. Тем не менее, обнаруживается то, что именно при мобильных применениях эксплуатация двухтопливных двигателей внутреннего сгорания может быть продолжительной и в течение более длительных промежутков времени может требоваться поблизости от диапазона низких нагрузок.

У газожидкостных двигателей имеется тенденция к сравнительно высоким выбросам углеводородов при низких нагрузках благодаря несгоревшему газу, в частности по вышеупомянутой причине недостаточной стратегии регулировки, даже при гомогенных коэффициентах избытка воздуха. При этом коэффициенты избытка воздуха находятся, как правило, выше значения LAMBDA_ZB=2,5 или даже выше значения LAMBDA_ZB=3. Однако желательным является газожидкостный режим со значениями LAMBDA_ZB ниже 2,5, но в любом случае LAMBDA_ZB ниже 2, предпочтительно в диапазоне между 1,5 и 2.

В принципе в рамках данного варианта осуществления наиболее предпочтительным оказывается то, что как горючий газ, так и дизельное топливо в газожидкостном режиме могут подаваться для описанного здесь принципа переключения для каждого цилиндра индивидуально в определенное время. Предпочтительно измененные в этих рамках варианты осуществления могут также в принципе реализовывать измененные подходы.

Первый измененный подход позволяет разрабатывать переход рабочих состояний по возможности без скачка крутящего момента и/или с низким уровнем вредных выбросов и в принципе заключается также в том, чтобы оснащать двигатель внутреннего сгорания системой впрыска, которая выполнена для реализации воспламенения от впрыскивания дизельного топлива и, кроме того, может осуществлять непрерывный впрыск или многократный впрыск (многоточечный впрыск, MPI), по меньшей мере, в виде опции для однократного впрыска (одноточечный впрыск, SPI). Другими словами может быть предусмотрено то, что для каждого отдельного цилиндра двигателя индивидуально - то есть, например, непосредственно выше по потоку от впускного клапана цилиндра для каждого цилиндра по отдельности и/или непосредственно для полости цилиндра - предусмотрен доступ для инжектора.

Дополнительно или альтернативно во втором измененном подходе для каждого отдельного цилиндра в каждом случае с началом рабочего хода или для подгруппы цилиндров и в этом случае для этой подгруппы в каждом случае в начальном диапазоне рабочего хода может производиться впрыск топлива для образования воспламенения от впрыскивания, например впрыск дизельного топлива или впрыск другого жидкого топлива. В принципе также определенное частичное количество цилиндров - например, в каждом случае два цилиндра A1, A2 или A3, A4 или A5, A6 или A7, A8 - может объединяться в подгруппу, и в каждом случае для одной подгруппы может быть предусмотрен впрыск вместо впрыска для каждого отдельного цилиндра.

В частности, дополнительно или альтернативно в третьем измененном подходе впрыск для воспламенения от впрыскивания может последовательно осуществляться для всего количества цилиндров, то есть следующая друг за другом по времени последовательность впрысков может производиться по отдельности друг за другом для всего количества цилиндров или друг за другом для всего количества групп цилиндров. Предпочтительно ряд впрысков осуществляется таким образом, что для каждого цилиндра впрыск производится в каждом случае в начале или в начальном диапазоне рабочего хода. Этот порядок действий приводит к лучшему контролю значения LAMBDA при помощи цикла сгорания всего двигателя или индивидуального рабочего хода соответствующего цилиндра. В принципе дополнительно или альтернативно многократный впрыск может производиться для каждого цилиндра.

В частности, такой или аналогичный порядок действий может быть предпочтительным по сравнению с одновременным впрыском для всех цилиндров или по сравнению с центральным впрыском в коллекторе для всех цилиндров. Многократный впрыск, в частности в виде непосредственного впрыска в полость цилиндра, оказывается целесообразным в комбинации с изображенной на фиг. 1 аккумуляторной системой впрыска высокого давления (Common-Rail) системы 20 впрыска. Сверх этого, последовательные многоточечные впрыски в виде непосредственно впрыска в полость цилиндра хорошо себя зарекомендовали в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания согласно данному варианту осуществления.

Сверх этого, было обнаружено то, что повышение доли дизельного топлива, например, при переходе рабочих состояний между точками A, B и тем более при переходе рабочих состояний между точками A`, B` не всегда является преимуществом с точки зрения концепта двухтопливного двигателя внутреннего сгорания; двухтопливный двигатель внутреннего сгорания согласно принципиальному допущению концепта должен быть без нагрузки скорее в газожидкостном режиме, чем скорее не в дизельном режиме. Другими словами, доля дизельного топлива DL должна удерживаться сравнительно низкой - в пользу использования горючего газа. Это должно быть достижимым в принципе даже при согласованных скорее с диапазоном низких нагрузок рабочих состояниях; то есть, в частности, при рабочих состояниях, которые могут выходить из дизельного режима, но плотно прилегают к нему, как например, это случается для рабочих состояний B, B` на фиг. 2.

В дальнейшем, также принципиальном подходе согласно концепту предусмотрено дросселировать двигатель двухтопливного двигателя внутреннего сгорания при переходе рабочих состояний, который находится рядом с диапазоном переключения. Для этого дроссельный орган на участке 30 впуска, в частности в данном случае дроссель 82 двигателя на участке 33 наддува, в частности первый и/или второй дроссельный клапан 82.B, 82.A двигателя на первом и/или втором участке 33.B, 33.A наддува, предпочтительно перемещается в направлении закрытого положения.

Это приводит, как схематично изображено на фиг. 3А для модуля 200 регулировки, наиболее предпочтительно к понижению давления p5_IST,DB ресивера в объеме 81 ресивера, в данном случае конкретно в первом и/или втором объеме 81.B, 81.A ресивера, во время дизельного режима. Это понижает текущее давление p5_IST,DB ресивера предпочтительно до значения около или ниже оптимального для газожидкостного режима давления p5_SOLL,ZB ресивера в объеме 81 ресивера участка впуска. Однако, по меньшей мере, должно быть выполнено условие, что желаемое или минимальное давление p5_SOLL,DB или p5_MIN,DB ресивера находится ниже оптимального для газожидкостного режима давления p5_SOLL,ZB ресивера.

Если это условие 201 выполнено в модуле 200 регулировки, то затем может проверяться изображенное на фиг. 3A условие 202 гистерезиса и на шаге 203 может производиться переключение.

Конкретно условие 202 гистерезиса может быть выполнено в виде условия 202.1 гистерезиса на фиг. 3B для процесса переключения из дизельного режима DB в газожидкостный режим ZB или в виде условия 202.2 гистерезиса на фиг. 3C для процесса переключения из газожидкостного режима ZB в дизельный режим DB. Условие 202.1 гистерезиса обозначает допустимую область k1 порогового значения, для которой фактическое давление P5_IST ресивера находится ниже оптимального для газожидкостного режима заданного давления p5_SOLL,ZB ресивера в объеме 81 ресивера. Условие 202.2 гистерезиса обозначает допустимую область k2 порогового значения, для которой фактическое давление P5_IST ресивера находится ниже оптимального для дизельного режима заданного давления p5_SOLL,DB ресивера в объеме 81 ресивера.

Если разность фактического значения p5_IST и заданного значения p5_SOLL в объеме 81 ресивера находится ниже порогового значения k1 или k2, то может производиться индивидуальное для каждого цилиндра переключение. Так, при выполненном условии 202.1 гистерезиса могут индивидуально для каждого цилиндра активироваться газовые жиклеры, и дополнительно могут впрыскиваться всего лишь заданные количества дизельного топлива для воспламенения. Тем самым на шаге 203 модуля 200 регулировки вызывается переключение режима работы с дизельного режима DB (0) на газожидкостный режим ZB (1).

Наоборот, при выполненном условии 202.2 гистерезиса газовые жиклеры могут индивидуально для каждого цилиндра деактивироваться, и двухтопливный двигатель 100 внутреннего сгорания может эксплуатироваться в дизельном режиме. Таким образом, на шаге 203 модуля 200 регулировки может вызываться возврат в дизельный режим DB (1) из газожидкостного режима ZB (0), если выполнено условие 202.2 гистерезиса, а именно в случае, если давление p5 ресивера в объеме 81 ресивера в газожидкостном режиме ZB находится около или поблизости от оптимального для дизельного режима DB давления p5 ресивера в объеме 81 ресивера; то есть, как было разъяснено, разность между p5_IST и p5_SOLL,DB находится ниже порогового значения k2.

На фиг. 4 изображен процесс изменения во времени дополнительного дросселирования двигателя 10, предпочтительно при помощи дросселя 82 двигателя, в частности при помощи первого и/или второго дроссельного клапана 82.B, 82.A двигателя, при запуске перехода из дизельного режима DB в газожидкостный режим ZB. Вверху фиг. 4 показывает крутящий момент Md_SOLL двигателя в виде заданного значения для времени t_DB в дизельном режиме DB и для времени t_ZB в газожидкостном режиме ZB; в переходной области промежутка t времени между моментами t1 и t2 времени приводится в действие изменение мощности с увеличивающимся крутящим моментом Md двигателя.

Для этого на фиг. 4A показано увеличивающееся давление p5_SOLL,ZB ресивера в объеме 81 ресивера для газожидкостного режима и в виде заданного значения давление p5_SOLL,DB (в принципе также возможно фактическое значение p5_IST,DB) для дизельного режима в течение промежутка t времени переключения между моментами t1 и t2 времени; причем это заданное значение p5_SOLL,DB представляет собой по существу неизменную во времени t величину; как правило, при предопределенном значении p5_SOLL,DB предпочтительно происходит переключение с дизельного режима DB на газожидкостный режим ZS (в общем, на газовый режим ZB), тем не менее, лишь при сравнительно высоком давлении p5> ресивера и на сравнительно поздний момент t`+Δt времени. Если же давление p5_IST,DB ресивера в объеме 81 ресивера понижается благодаря дросселированию - в данном случае, например, посредством задания пониженного заданного значения p5_SOLL,DB - фактическое значение давления p5 понижается с течением времени; это может приводить к переключению в газожидкостный режим на сравнительно раннем моменте t` времени и при уже сравнительно небольшом давлении p5< ресивера. Тем самым диапазон газожидкостного режима ZB, изображенный на фиг. 2, увеличивается за пределы диапазона поля характеристик, который существовал бы без дросселирования.

Обнаруживается то, что давление p5_IST ресивера в объеме 81 ресивера может понижаться, в частности давление p5_IST ресивера может понижаться при значении p5_SOLL,ZB в качестве порогового значения или при значении p5_SOLL,DB, в зависимости от того, должно ли производиться переключение в первом случае в газожидкостный режим ZB или во втором случае в дизельный режим DB. Наиболее предпочтительным образом давление p5 используется в качестве рабочего параметра переключения, для того чтобы даже при процессах переключения удерживать значения LAMBDA_SOLL,ZB газа, то есть при газовом режиме ZB, или значения LAMBDA_SOLL,DB в дизельном режиме DB в предпочтительных диапазонах.

Влияние LAMBDA_SOLL,ZB на p5_SOLL,ZB разъяснено в подробностях, исходя из фиг. 2, с точки зрения газового режима при помощи структуры регулятора на фиг. 6.

Сначала со ссылкой на фиг. 5 упрощенно разъяснено, как может, исходя из дизельного режима DB, осуществляться модуль регулировки для выполнения процесса дросселирования при дроссельном органе на участке 30 впуска. Фиг. 5 схематично показывает структуру модуля 300 регулировки для первого рабочего состояния дизельного режима DB. Модуль 300 регулировки по существу имеет первый участок регулировки или блок 310 регулировки для регулирования впрыскиваемой массы m(`)_DB дизельного топлива в дизельном режиме. Второй участок регулировки или блок 320 регулировки выполнен для регулировки установочного угла перепускного дросселя 72 компрессора и/или перепускного дросселя турбины, в данном случае, в частности, при помощи соответствующих установочных углов αTBP или αVBP дроссельных клапанов. Третий участок регулировки или блок 330 регулировки выполнен для регулировки установочного угла αDK дроссельного клапана 82 двигателя; этот блок регулировки служит, в частности, для реализации дросселирования при запуске переключения из дизельного режима DB в газовый режим ZB согласно фиг. 4B.

Блок регулировки для представления первого участка 310 регулировки в модуле 300 регулировки для дизельного режима DB использует представленное в графической зависимости числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md двигателя поле 311 характеристик для коэффициента eta_DB полезного действия в дизельном режиме. Поле 311 характеристик в зависимости от рабочего состояния двигателя и требования нагрузки предоставляет коэффициент eta_DB полезного действия, и он при помощи функциональной зависимости 312 определяет впрыскиваемую массу m(`)_DB топлива, которая здесь обозначена ссылочной позицией 313.

Блок регулировки для представления второго участка 320 регулировки в модуле 300 регулировки для дизельного режима использует поле 321 характеристик для давления p3 наддува в объеме 62 теплообменника или, в общем и целом, для режимного давления после компрессора 51, которое задано в виде заданного значения p3_SOLL,DB в дизельном режиме DB. В свою очередь это поле 321 характеристик в зависимости от рабочего состояния двигателя и требования нагрузки предоставляет заданное значение давления p3 наддува после компрессора 51 и соответственно в или после объема V3 теплообменника, то есть, в частности, перед дросселем 82 двигателя, то есть еще на участке 33 наддува. Сравнение заданного значения p3_SOLL,DB с фактическим значением p3_IST,DB в пропорционально-интегрально-дифференциальном (ПИД) регуляторе 322 для регулировки давления p3 наддува предоставляет в качестве установочной величины установочный угол α для перепускного устройства VBP компрессора и/или перепускного устройства TBP турбины, например установочный угол αVBP для перепускного дросселя 72 компрессора, выполненного в данном случае в виде перепускного клапана компрессора, или (непоказанный) установочный угол αTBP для турбины 52, который может описываться при помощи перепускной линии турбины и/или изменяемой геометрии турбины.

Блок регулировки для представления третьего участка 330 регулировки в модуле 300 регулировки для дизельного режима включает в себя поле 331 характеристик, которое в данном случае предусмотрено для реализации изменения режима работы с дизельного режима на газожидкостный режим именно с низким уровнем вредных выбросов и без скачков крутящего момента. Конкретно третий участок 330 регулировки оказывает содействие в реализации изменения рабочего состояния между точками A`, B`, которое показано на фиг. 2. Для этого поле 331 характеристик учитывает задание давления p5 ресивера в объеме 81 ресивера в виде заданного значения p5_SOLL,DB в дизельном режиме в зависимости от температуры T0 окружающей среды и температуры T_MKW воды охлаждения двигателя. Альтернативно представление графических зависимостей могло бы также осуществляться, например, при помощи температуры T5 наддувочного воздуха и температуры T_MKW. Сравнение заданного и фактического значения давления p5 в ПИД-регуляторе 332 предоставляет установочную величину для регулировки установочного угла αDK дросселя 82 двигателя, обозначенную здесь ссылочной позицией 333. В результате с увеличивающейся мощностью отходящего тепла двигателя по сравнению с температурой окружающей среды дроссель 82 двигателя может перемещаться в направлении закрытого положения, для того чтобы дросселировать двигатель 10 и таким образом подготавливать переход в газовый режим ZB в значительной степени без скачков крутящего момента. Это приводит к показанной на фиг. 4B характеристике давления на входе цилиндра или давления p5 в объеме ресивера и тем самым к сравнительно раннему переключению в газожидкостный режим ZB (газовый режим). Вместе с описанным со ссылкой на фиг. 3А условием 202 гистерезиса и с мерами по дросселированию двигателя согласно блоку регулировки третьего участка 330 регулировки создаются условия для переключения режимов работы с низким уровнем вредных выбросов и без скачков крутящего момента.

На Фиг. 6 показан модуль 400 регулировки для реализации регулирования для газового режима, в частности газожидкостного режима ZB. Этот модуль предусматривает, по меньшей мере, один участок 430 регулировки и изображенный на фиг. 7 дальнейший участок 420 регулировки. Для воздействия на функциональную зависимость 432 с участком 430 регулировки связан дополнительный участок 410 регулировки и дальнейший дополнительный участок 440 регулировки.

Сначала описание производится со ссылкой на реализованный при помощи блока регулировки первый участок 430 регулировки, который использует первое поле 431.1 характеристик и второе поле 431.2 характеристик, причем первое поле характеристик представляет коэффициент eta_ZB полезного действия в газожидкостном режиме в виде зависимости от числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md двигателя. Второе поле 431.2 также в зависимости от числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md двигателя предоставляет регулируемое значение x_DL количества газа и/или дизельного топлива. Оба поля 431.1 и 431.2 предоставляют в результате при помощи функциональной зависимости расход количества газа для индивидуального для каждого цилиндра впрыскивания перед цилиндром. При помощи функциональной зависимости 432 может определяться давление p5 ресивера в объеме 81 ресивера в виде заданного значения в газожидкостном режиме, то есть значение p5_SOLL,ZB. По результатам сравнения с соответствующим фактическим значением p5_IST,ZB в ПИД-регуляторе 433 может предоставляться установочная величина в виде установочного угла αDK дроссельного клапана, обозначенная здесь ссылочной позицией 434.

На функциональную зависимость 412 участка 410 регулировки оказывает влияние обозначенный в зависимости от числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md расход воздуха.

Расход воздуха определен на дополнительном участке 410 регулировки в качестве фактического массового расхода наддувочного воздуха в соотношении с теоретическим значением наддувочного воздуха. Расход воздуха получается из поля 411 характеристик из крутящего момента Md и определенного числа nMOT оборотов двигателя. Таким образом, помимо массового расхода газа, регулируемого индивидуальными для каждого цилиндра клапанами 40 дозирования газа, расход воздуха входит в функциональную зависимость 432 для определения заданного значения давления p5 ресивера в объеме 81 ресивера.

Далее при помощи дальнейшего дополнительного участка 440 регулировки задается газовое значение LAMBDA_SOLL,ZB в зависимости от числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md двигателя при помощи поля 441 характеристик. Сверх этого газовое значение LAMBDA_SOLL,ZB получается в виде значения ниже 2,5, в частности ниже 2. Это значения также подается в блок регулировки для представления функциональной зависимости 432. Тем самым во входной интерфейс блока регулировки функциональной зависимости 432 подаются в итоге расход воздуха из поля 411 характеристик и значение LAMBDA_SOLL,ZB из поля 441 характеристик, так что из функциональной зависимости 432 определяется заданное значение p5_SOLL,ZB для давления p5 ресивера в объеме 81 ресивера.

Кроме того, на дополнительном участке 410 регулировки в блок регулировки для представления дальнейшей функциональной зависимости 412 подаются снова расход воздуха, а также газовое значение LAMBDA_SOLL,ZB из поля 441 характеристик. Из этого в качестве выходной величины определяется массовый расход газа для газовых электромагнитных клапанов. При помощи дальнейшей функциональной зависимости 413 с учетом второго поля 431.2 характеристик можно определять впрыскиваемую массу топлива; эта масса обозначена здесь в виде m(`)_DB ссылочной позицией 414.

Ссылаясь на фиг. 7, в данном случае показан пандан второго участка 320 регулировки для дизельного режима DB в виде дальнейшего участка 420 регулировки в газожидкостном режиме ZB, а именно дальнейший участок 420 регулировки для представления установочного угла α перепускного устройства TBP турбины и/или перепускного устройства VBP компрессора. Основой в этом случае является поле 421 характеристик разности Δp_SOLL,DK давления в дроссельном клапане в виде заданного значения, заданное в зависимости от числа nMOT оборотов двигателя и крутящего момента Md двигателя. Разность Δp_SOLL,DK давления получается в виде давления после компрессора 51, которое здесь обозначено как давление p3 наддува, за вычетом давления перед впускным клапаном, которое здесь обозначено как давление p5 ресивера в объеме 81 ресивера; то есть Δp=p3-p5. Под заданным значением разности Δp следует понимать разность из заданного значения давления наддува и давления p5 ресивера.

Посредством сравнения заданного значения и фактического значения Δp_IST,DK разности давления, при помощи блока регулировки в виде ПИД-регулятора 422 может определяться установочная величина αVBP или αTBP, которая здесь обозначена ссылочной позицией 423.

1. Способ эксплуатации двухтопливного двигателя (100) внутреннего сгорания, включающего в себя:

- участок (30) впуска и двигатель (10) с множеством цилиндров (Ai, Bi), причем в способе:

- двигатель (10) в первом рабочем состоянии эксплуатируют в дизельном режиме (DB) на дизеле, а во втором рабочем состоянии эксплуатируют в газовом режиме (ZB) на газе (BG) в качестве топлива в рабочей смеси, и

- между дизельным режимом (DB) и газовым режимом (ZB) осуществляют переключение в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения,

- причем, по меньшей мере, одним из рабочих параметров переключения является режимное давление рабочей смеси на участке (30) впуска перед цилиндром двигателя (10),

- причем первое режимное давление, в частности давление (p3) наддува и/или давление (p5) в ресивере, является заданным давлением, и/или

- второе режимное давление, в частности давление (p3) наддува и/или давление (p5) в ресивере, является фактическим давлением, причем

- их комбинацию, в частности разность между заданным давлением и фактическим давлением, используют в качестве входной информации для контура управления, который регулирует дроссель, в частности перепускной дроссель (72) компрессора и/или дроссель (82) двигателя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что двигатель (10) в газовом режиме (ZB), в частности в газожидкостном режиме (ZS) с воспламенением от впрыскивания дизельного топлива, эксплуатируют согласно рабочему циклу дизеля с внешним смесеобразованием газовоздушной смеси в качестве рабочей смеси, а в дизельном режиме эксплуатируют на наддувочном воздухе в качестве рабочей смеси.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что режимное давление является давлением (p3) наддува и/или давлением (p5) в ресивере перед цилиндром двигателя (10),

- в частности давление (p5) в ресивере, предпочтительно заданное значение (p5-SOLL) этого давления, в частности минимальное значение (p5-MIN) этого давления, согласовано с объемом (81) ресивера перед цилиндрами двигателя (10), причем ресивер (80) расположен перед цилиндрами выше по потоку и расположен после наддува (50) и/или перепускное устройство (70) ниже по потоку, в частности расположен после дросселя (82) двигателя.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для каждого цилиндра (Ai, Bi) двигателя (10) по отдельности производят переключение между дизельным режимом (DB) и газовым режимом (ZB) в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения, в частности в каждом случае в начальном диапазоне рабочего хода соответствующего цилиндра.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диапазон переключения задан в поле характеристик переменных или фиксированных, в частности предопределенных рабочих параметров переключения,

- в частности задан переменным или фиксированным режимным давлением рабочей смеси на участке (30) впуска перед цилиндром двигателя (10), в частности заданным значением этого давления, в частности минимальным значением этого давления.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что другие рабочие параметры переключения выбраны из группы рабочих параметров, включающих в себя: число (nMOT) оборотов двигателя, максимальный коэффициент (LAMBDA) избытка воздуха, долю (xDL) массы дизельного топлива (DL) в общей массе топлива в газовом режиме.

7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что измеряют актуальное значение, в частности фактическое значение рабочего параметра переключения, в частности давления (p5) в ресивере и/или давления (p3) наддува.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что режимное давление моделируют и/или вычисляют на основе математической модели участка впуска, включающего в себя, по меньшей мере, объемы (V5, V3), которые согласованы с ресивером (80) и/или теплообменником (60) наддува.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первое рабочее состояние определяют в качестве дизельного режима (DB) с дизельным топливом, причем определенный рабочий параметр первого рабочего состояния устанавливают в предусмотренном для первого рабочего состояния режиме управления посредством согласованного с дизельным режимом распределения (311, 321, 331) поля характеристик.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что второе рабочее состояние определяют в качестве газового режима с газом в качестве топлива, в частности в качестве газожидкостного режима (ZS) согласно рабочему циклу дизеля с внешним смесеобразованием газовоздушной смеси и воспламенением от впрыскивания дизельного топлива, причем определенный рабочий параметр второго рабочего состояния устанавливают в предусмотренном для второго рабочего состояния режиме управления посредством согласованного с газовым режимом распределения (411, 421, 431.1, 431.2, 441) поля характеристик.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что:

- первое рабочее состояние включает в себя, по меньшей мере, один первый смоделированный и/или вычисленный рабочий параметр первого рабочего состояния, и/или

- второе рабочее состояние включает в себя, по меньшей мере, один второй смоделированный и/или вычисленный рабочий параметр второго рабочего состояния, причем

- первый и второй рабочий параметр первого и второго рабочего состояния задают одновременно и/или в режиме реального времени.

12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что переключение на рабочем параметре переключения давления (p3) наддува и/или давления (p5) в ресивере на участке (30) впуска производят при условии того, что значение (LAMBDA_GAS) коэффициента (LAMBDA) избытка воздуха газового режима находится ниже 2.5, в частности ниже 2.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочий параметр переключения в первой точке переключения с дизельного режима (DB) на газовый режим (ZB) является другим, в частности имеет меньшее значение, чем рабочий параметр переключения во второй точке переключения с газового режима на дизельный режим, в частности имеет меньшее значение.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что первая точка переключения с дизельного режима на газовый режим происходит:

- при задросселированном двигателе (10), в частности при задросселированном объеме ресивера, и/или

- при задросселированном участке (30) впуска, в частности при задросселированном перепускном устройстве (70).

15. Способ по п. 7, отличающийся тем, что переключение на давлении (p3) наддува и/или давлении (p5) в ресивере между дизельным режимом и газовым режимом производится при условии того, что:

- режимное давление дизельного режима, в частности смоделированное, вычисленное и/или фактическое значение давления наддува, равно или ниже режимного давления газового режима, в частности равно или ниже смоделированного, вычисленного или заданного значения режимного давления газового режима.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что переключение в точке переключения рабочего параметра переключения давления (p3) наддува и/или давления (p5) в ресивере производят при условии того, что давление (p3) наддува и/или давление (p5) в ресивере находится в диапазоне гистерезиса переключения из одного упомянутого режима в другой режим.

17. Устройство регулирования для двухтопливного двигателя внутреннего сгорания, в частности для газодизельного двигателя внутреннего сгорания, включающего в себя:

- участок (30) впуска и двигатель (10) с множеством цилиндров (Ai, Bi), причем устройство регулирования выполнено с возможностью:

- эксплуатировать двигатель (10) в первом рабочем состоянии в дизельном режиме (DB) на дизельном топливе, а во втором рабочем состоянии эксплуатировать в газовом режиме (ZB) на газу (BG) в качестве топлива в рабочей смеси, и

- вызывать переключение двигателя (10) между дизельным режимом (DB) и газовым режимом (ZB) в диапазоне переключения, который определен, в частности предопределен рабочими параметрами переключения,

по меньшей мере, одним из рабочих параметров переключения является режимное давление рабочей смеси на участке (30) впуска перед цилиндром двигателя (10),

- причем первое режимное давление, в частности давление (p3) наддува и/или давление (p5) в ресивере, является заданным давлением, и/или

- второе режимное давление, в частности давление (p3) наддува и/или давление (p5) в ресивере, является фактическим давлением, причем

- их комбинация, в частности разность между заданным давлением и фактическим давлением, используется в качестве входной информации для контура управления, который регулирует дроссель, в частности перепускной дроссель (72) компрессора и/или дроссель (82) двигателя.

18. Двухтопливный двигатель внутреннего сгорания, в частности выполненный в виде газодизельного двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя:

- участок (30) впуска и двигатель (10) с множеством цилиндров (Ai, Bi), в частности с расположенным выше по потоку перед цилиндрами объемом ресивера,

- в частности участок (30) впуска имеет: наддув, в частности с теплообменником наддувочного воздуха, предпочтительно одноступенчатый или двухступенчатый наддув, предпочтительно с рециркуляцией отработанного газа, и перепускную линию для обвода наддува, и

- устройство регулирования по п. 17.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям транспортных средств. Способ управления двигателем, в котором выполняют подавление преждевременного воспламенения в цилиндре на основе скорости изменения параметра во времени, характеризующего воздушный заряд в цилиндре.
Изобретение относится к транспортному средству, в частности грузовому автомобилю или автобусу. Техническим результатом является уменьшение излучения шума транспортного средства и одновременное обеспечение безопасности для транспортного средства в уличном движении.

Изобретение относится к управлению автомобильным двигателем. В способе управления двигателем с топливной форсункой регулируют угол распыления форсунки в цилиндре в зависимости от показателя преждевременного воспламенения.

Изобретение относится к способу управления двигателем транспортного средства для уменьшения события преждевременного воспламенения. Предложен способ для уменьшения позднего зажигания, вызванного событиями преждевременного воспламенения в цилиндре.

Изобретение может быть использовано в регуляторах частоты вращения транспортных дизелей. Электронно-механический регулятор частоты вращения транспортного дизеля содержит корпус, приводной вал (1), две рейки (6) и (19) топливного насоса, связанные между собой двуплечим рычагом (20) реек, державку (2) грузов, жестко установленную на приводном валу (1), центробежные грузы (3), шарнирно установленные в державке (2), и муфту (4) центробежных грузов, установленную коаксиально приводному валу (1) с возможностью перемещения вдоль него.

Изобретение относится к способам и системам для регулировки воздушно-топливного отношения двигателя. Способ регулирования воздушно-топливного отношения двигателя состоит в том, что регулируют частоту и относительную длительность воздушно-топливного отношения, применяемого для управления цилиндрами двигателя, на основе ошибки между требуемой относительной длительностью и относительной длительностью сигнала, полученного от кислородного датчика, на основе ошибки между требуемой частотой и частотой сигнала, полученного от кислородного датчика, а также на основе типа топлива.

Изобретение может быть использовано в электронных регуляторах частоты вращения дизельных двигателей. Электронный регулятор частоты вращения дизельного двигателя с дополнительным воздействием от величины скручивания коленчатого вала содержит электромагнит (4), перемещающий рейку (1) топливного насоса (2) высокого давления, датчики (5), (6), (7), (8) частоты вращения двигателя, массового расхода воздуха, положения рейки топливного насоса, положения педали управления подачей топлива и контроллер (11).

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в системах двигателя транспортного средства для управления впрыском топлива. Техническим результатом является повышение доли впрыска во впускной канал в условиях низкой нагрузки и средней нагрузки.

Изобретение относится к способам контроля выбросов отработавших газов при эксплуатации двигателя. Представлен способ обнаружения всасывания углеводородов в двигатель на основании одновременного отслеживания неустойчивости в работе цилиндров и повышенного тепловыделения отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены система и способ подачи двух видов топлива в двигатель, с помощью двух групп топливных форсунок.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложенный смеситель размещен в нижней части топливного бака автотранспортного средства и содержит внутреннюю и наружную трубы 4 и 1, полости которых разделены конической воронкой 7, кинематически соединенной посредством вилки 9 со штоком 10 с возможностью его возвратно-поступательного перемещения.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство (1′) впрыскивания топлива для ДВС (1), имеющее первый блок (3) впрыскивания топлива (4) первого состава на основе природного газа и второй блок (5) впрыскивания топлива (6) второго состава на основе бензина.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в системе питания дизелей автотракторной техники. Предложена двухтопливная система питания дизеля, содержащая бак 1 минерального топлива, бак 2 растительного масла, фильтры 3 и 4 грубой очистки, фильтр 5 тонкой очистки, топливоподкачивающий насос 6, электрический насос 7 подачи растительного масла с обратным клапаном 8 и электрический насос 25 подачи минерального топлива с обратным клапаном 26, топливный насос высокого давления 9, форсунки 10 и смеситель 12, во входных каналах которого установлены электродозаторы 16 и 17, электрически соединенные через электронный блок управления 18 с датчиком 19 нагрузочно-скоростного режима и датчиком 20 температуры растительного масла.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена система питания дизеля для работы на смесевом биоминеральном топливе, содержащая бак 2 биологического топлива, бак 1 минерального топлива, линию 5 забора биологического топлива, линию 3 забора минерального топлива, смеситель 11 биологического и минерального топлива с дозирующим устройством, имеющий два входных и один выходной каналы, линию 17 слива смесевого биоминерального топлива, топливный насос высокого давления 14, форсунки 15 и орган управления топливоподачей дизеля.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложена двухтопливная система питания ДВС, содержащая бак минерального топлива (1), бак растительного масла (2), смеситель (3), дозаторы (7, 8) с пневмомеханическим приводом, фильтр грубой очистки (13), топливоподкачивающий насос (14), фильтр тонкой очистки (15), топливный насос высокого давления (16) и форсунки (17).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ управления двойным впрыском, включающий стадию, в которой с помощью устройства управления впрыском оценивают, выполняются ли в работающем с больше чем одним топливом двигателе заданные ранее условия выполнения логики переключения топлива, чтобы выполнить переключения топлива на привод посредством указанного топлива 1 или на привод посредством указанного топлива 2.

Изобретение относится к области двигателестроения. Система питания тракторного дизеля с ручным управлением подачей смесевого топлива содержит баки (1 и 2) растительного масла и минерального топлива, смеситель (9), во входных каналах (10 и 11) которого размещены дроссельные заслонки (12 и 13) с закрепленными на их осях (14 и 15) рычагами управления (23 и 24).

Изобретение относится к системам впрыска топлива дизельных двигателей. Предложена форсунка, содержащая корпус (1), полый распылитель (4) с коническим седлом (5) и каналы (2) и (3) подвода основного и запального топлива.

Изобретение относится к системам питания преимущественно автотракторных дизелей, работающих на двух жидких топливах. Система питания автотракторного дизеля содержит топливные баки (1, 2) для разных топлив, теплообменник (9), фильтры грубой очистки топлива (11, 15), топливный насос низкого давления (12, 16), фильтры тонкой очистки топлива (14, 18), топливный насос высокого давления (6), форсунку (8), топливопроводы (7), управляющий модуль (19) и сигнальные лампы (27).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системе питания двигателя внутреннего сгорания. Смеситель компонентов биоминерального топлива размещен в топливном баке автотранспортного средства и содержит наружную трубу 1, сообщенную с магистралью подачи биологического компонента, внутреннюю трубу 4 с подвижной конической воронкой 7, внутренняя полость 17 которой сообщена с полостью топливного бака с минеральным компонентом.

Изобретение относится к способу для эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, в частности для регулирования нагрузки и/или управления нагрузкой в двигателе. Техническим результатом является обеспечение улучшенного регулирования нагрузки во время эксплуатации двигателя. Указанный технический результат достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания имеется участок (30) впуска, двигатель (10) с множеством цилиндров (Ai, Bi) и расположенный выше по потоку перед цилиндрами (Ai, Bi) ресивер (80), причем участок (30) впуска имеет наддув с компрессором (51) и обвод для обхода наддува, причем с ресивером (80) согласован дроссель двигателя, а с обводом байпасный дроссель компрессора; где положение дросселя двигателя и/или байпасного дросселя компрессора регулируется в зависимости от режима работы для воздействия на наддувочное вещество. Также предусмотрено, что с участком (30) впуска согласована модель участка впуска, при помощи которой определяется, по меньшей мере, массовый расход и/или состояние наддувочного вещества перед двигателем (10), и, основываясь на результате определения, байпасный дроссель компрессора регулируется в зависимости от дросселя двигателя. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх