EP3286421A1 - Dual-fuel-brennkraftmaschine - Google Patents

Dual-fuel-brennkraftmaschine

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Publication number
EP3286421A1
EP3286421A1 EP16722773.5A EP16722773A EP3286421A1 EP 3286421 A1 EP3286421 A1 EP 3286421A1 EP 16722773 A EP16722773 A EP 16722773A EP 3286421 A1 EP3286421 A1 EP 3286421A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
fuel
sensor
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16722773.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jassin Marcel Fritz
Dino Imhof
Georg Tinschmann
Christian Trapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innio Jenbacher GmbH and Co OG
Original Assignee
GE Jenbacher GmbH and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Jenbacher GmbH and Co OHG filed Critical GE Jenbacher GmbH and Co OHG
Publication of EP3286421A1 publication Critical patent/EP3286421A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M21/023—Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
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    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/247—Pressure sensors
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    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a dual-fuel internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1 and a method for operating a dual-fuel internal combustion engine.
  • Generic dual-fuel internal combustion engines are typically operated in two modes of operation. A distinction is made between a mode of operation with primarily liquid fuel supply (“liquid operation” for short, “diesel operation” in the case of using diesel as liquid fuel) and a mode of operation with primarily gaseous fuel supply, in which the liquid fuel is used as pilot fuel to start combustion Serves (also referred to as “pilot operation” or “Zündstrahl too”)). Whether liquid or pilot operation is chosen may depend on a variety of factors, such as the availability of fuel, economic considerations, or regulatory requirements.
  • the object of the invention is to provide a dual-fuel internal combustion engine and a method for operating a dual-fuel internal combustion engine, in which the disadvantageous measures described above are not required. This object is achieved by a dual-fuel internal combustion engine having the features of claim 1 and a method having the features of claim 13.
  • Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
  • the fuel injector for controlling the amount of fuel supplied in the ballistic range individually for each of at least Two piston-cylinder units, operated in a controlled manner, because each can be deduced to their supplied amount of liquid fuel and so this can also be regulated.
  • the ballistic region of the needle sensor is understood to be the region of the position of the injector needle between complete opening and complete closure.
  • the resolution range of such a needle sensor may be between 20% and 50% of the nominal stroke of the injector needle.
  • the internal combustion engine has at least two piston-cylinder units. Preferably, it is 12, 16, 20 or 24 piston-cylinder units. Then, according to the invention, it is provided that each of the at least two piston-cylinder units is assigned in each case at least one needle sensor.
  • the regulating device is designed to regulate the quantities of the liquid or gaseous fuel supplied to the at least two piston-cylinder units as a function of the signals characteristic of the needle positions.
  • percentages in terms of fuel amounts refer to the amount of energy supplied by each fuel quantity of the piston-cylinder unit. For example, an indication of 1% liquid fuel that 1% of the power supplied to the piston-cylinder unit amount of energy from the liquid fuel. In this example, the complementary 99% of the energy supplied is supplied by the gaseous fuel. The amount of energy corresponding to a mass flow of liquid or gaseous fuel supplied to the piston-cylinder unit is determined by the respective specific energy content of the fuels used.
  • liquid fuel examples include diesel and heavy fuel oil (HFO, "heavy fuel oil” or - especially in the marine sector - BFO “bunker fuel oil”).
  • gaseous fuels are gaseous hydrocarbons such as natural gas or biogas.
  • each of the at least two piston-cylinder units at least one connected to the control device and the respective piston-cylinder unit associated combustion sensor is provided, through which a characteristic of the respective piston-cylinder unit combustion detected signal is.
  • control device is designed to individually regulate the quantities of the liquid or gaseous fuel supplied to the at least two piston-cylinder units as a function of the signal characteristic for the respective needle position and of the signal characteristic for the respective combustion ,
  • the combustion sensor is a knock sensor, a cylinder pressure sensor, a temperature sensor (for example arranged in the combustion chamber or in the exhaust tract) or a NOx sensor.
  • misfires the occurrence of knocking and the emissions produced during combustion can be taken into account.
  • the combustion can be controlled with knowledge of the cylinder pressure in dependence of the same. This opens up the possibility compared to the embodiment with only one needle sensor, the dual-fuel Internal combustion engine with higher efficiency and / or to operate cheaper emissions.
  • the needle sensor and the combustion sensor are formed separately from each other.
  • the needle sensor and the combustion sensor are designed as one and the same sensor. Then it makes sense to form the sensor as a knock sensor (structure-borne sound sensor).
  • a knock sensor structure-borne sound sensor. It is particularly preferably provided that exactly one fuel injector for liquid fuel is provided per piston-cylinder unit, which preferably has exactly one injector needle.
  • control device is configured to individually adjust the amount of liquid fuel supplied to the at least two piston-cylinder units in a range of 0.5% (lower limit of pilot operation) to 100% (upper limit of liquid operation) to vary and accordingly to vary the amount of gaseous fuel supplied to the at least two piston-cylinder units in a range of 99.5% to 0%.
  • control device is designed to individually the amount of the at least two piston-cylinder unit supplied gaseous fuel and the amount of the at least two piston-cylinder units supplied liquid fuel in dependence of a stored or calculated profile regulate, wherein the profile defines a relationship between different operating conditions of the internal combustion engine and associated amounts of gaseous and liquid fuel.
  • the profile defines a relationship between different operating conditions of the internal combustion engine and associated amounts of gaseous and liquid fuel.
  • the optimum percentages of liquid and gaseous fuel can be stored in each case with regard to the efficiency.
  • the proportions of liquid and gaseous fuel follow the specification of whether to run a pilot operation, a liquid operation, or a mixed operation specified in terms of the maximum amount of gas.
  • the use of the profile preferably covers at least the stationary operation of the internal combustion engine.
  • the transient ranges can be driven, for example, with a fixed specification of the proportion of liquid and gaseous fuel.
  • target BMEP brake mean effective pressure
  • NOx emission limit with measured or known methane number and charge air temperature
  • a ballistic range is understood to mean operation of the fuel injector in which the injection needle moves from a "full-close” position to a “full-open” position, but does not reach it. As a result, the injection needle moves back towards the "full-closed” position without having reached the "full-open” position.
  • a high-resolution sensor with respect to the path of the injector needle may be used, or a sensor known per se may be provided which detects reaching the "full-close" position, and may also directly determine the position of the injector needle be detected via an optical sensor.
  • a needle sensor which can detect information about the binary information "full-open” or "full-closed” addition. It can be provided that the needle sensor is designed as a pressure sensor arranged in the fuel injector, as a path measuring device or as an optical sensor. A pressure sensor may be arranged, for example, on a storage volume of the fuel injector connected to the injector needle.
  • optical sensor for example, this can be directed to the injector needle itself and determine the needle position directly by visual inspection.
  • the optical sensor may be directed toward that region adjacent to the fuel injector in which the occurrence of a fuel spray is to be expected when the injector needle is open.
  • the opening duration of the injector needle can be determined directly, and from the pressure with which the liquid fuel was injected via the fuel injector (rail pressure), the actually injected amount of liquid fuel can be calculated therefrom. By adjusting the energization of the fuel injector this amount can be controlled. By adjusting the opening and closing times of the fuel injector, the injection characteristic can be varied.
  • a cooling device is provided for the fuel injector. This can prevent coking of the liquid fuel or increased wear of the fuel injector and material failure.
  • the cooling device can be designed, for example, as liquid cooling.
  • control device is designed to determine a wear characteristic of the needle sensor based on the characteristic of the needle position signal of the needle sensor. For example, a supply duration of an actuator solenoid of the injector needle required for a defined supply of fuel may be relative to an opening duration of the injector needle be observed over time and an extension of the energization be detected. This indicates wear.
  • the amount of the at least two piston-cylinder units supplied gaseous fuel and the amount of the piston-cylinder units supplied liquid fuel in Depending on a position of an injector needle of a fuel injector of the respective piston-cylinder unit for the liquid fuel and is controlled in response to a combustion taking place in the at least one piston-cylinder unit individually.
  • the quantity of liquid fuel fed to the at least two piston-cylinder units is varied individually within a range of 0.5% to 100% and, correspondingly, the quantity of gaseous fuel fed to the at least two piston-cylinder units is varied in a range of 99.5% to 0%.
  • the amount of gaseous fuel and the amount of liquid fuel supplied to the at least two piston-cylinder units is controlled individually as a function of a stored or calculated profile, wherein the profile shows a relationship between different operating states of the internal combustion engine and associated amounts of gaseous and liquid fuel.
  • the controller checks whether the injected amount of liquid fuel was too low It is inventively provided that at least two piston-cylinder units are provided and for each of the at least two piston-cylinder units, the amount of supplied gaseous fuel and the amount of supplied liquid fuel is controlled individually.
  • the internal combustion engine according to the invention is preferably a stationary internal combustion engine which is used either directly as a mechanical drive or as a drive device for a generator for generating electrical energy in a so-called genset unit.
  • the cylinders of the piston-cylinder units preferably have a bore diameter of at least 130 mm.
  • the turn down ratio is the ratio of the maximum and the minimum amount of fuel that can inject a controlled injector. If an injector can deliver a fuel quantity of 0.5% to 100%, this injector has a turn down ratio of 200.
  • an injection duration can both lengthen and shorten over the lifetime of a fuel injector.
  • the needle sensor opens up the possibility of detecting deviations in both directions. Further advantages and details of the invention will be discussed with reference to the figures. Show it:
  • Fig. 1 shows schematically an internal combustion engine according to the invention in a first
  • Fig. 3 is a control diagram for an embodiment of the invention
  • Fig. 4 is a control diagram in an alternative representation.
  • FIG. 1 schematically shows a piston-cylinder unit 3 of an internal combustion engine 1.
  • a compression device 10 is connected via a shaft with an exhaust gas turbine 1 1, in which exhaust gases of the internal combustion engine 1 are relaxed.
  • the internal combustion engine 1 to be supplied charge air or an air-fuel mixture can be compressed.
  • the piston-cylinder unit 3 of the internal combustion engine 1 can be supplied via a gas supply device 6 according to this embodiment upstream of the compression device 10 gaseous fuel. Since in this variant a mixture of air and fuel gas is compressed, it is called a mixture charging.
  • the piston-cylinder unit 3 can be supplied via the fuel injector 4 liquid fuel, such as diesel.
  • the fuel injector 4 has exactly one injector needle 5 in this exemplary embodiment. Furthermore, a cooling device 9 is formed in the fuel injector 4. This can be for example a liquid cooling.
  • the fuel injector 4 further has a needle sensor 7, by means of which the needle position of the injector needle 5 can be reported to a control device 2.
  • the needle sensor 7 may be designed, for example, as a pressure sensor arranged in the fuel injector 4, as a displacement measuring device or as an optical sensor.
  • a combustion sensor 8 is formed, from which characteristic of the combustion signals to the control device. 2 are notifiable.
  • the combustion sensor 8 may be designed, for example, as a cylinder pressure sensor, a temperature sensor or as an optical sensor.
  • the quantities of the liquid fuel supplied to the piston-cylinder unit 3 via the fuel injector 4 or the quantities of the gaseous fuel supplied via the gas supply device 6 can be controlled via the control device 2.
  • the control device 2 can be realized in a motor control of the internal combustion engine 1, or be formed separately from this.
  • the embodiment shown in Fig. 2 differs from that in Fig. 1 in that here the gas supply means 6 is formed downstream of the compression device 10.
  • the gaseous fuel is thus supplied here only immediately before the inlet valve and downstream of the compression device 10, which in this case does not compress a mixture, but charge air.
  • the gas supply device 6 may be formed, for example, as a port-injection (Pl) valve.
  • Pl port-injection
  • Fig. 3 shows a simplified control scheme for illustrating the method according to the invention.
  • gas supply means 6 Shown as boxes are the gas supply means 6, the combustion sensor 8, the fuel injector 4 and the needle sensor 7 for a piston-cylinder unit 3, which is designated as number 1 (there are therefore several piston-cylinder units 3).
  • the mentioned elements gas supply device, combustion sensor 8, fuel injector 4 and needle sensor 7 are preferably applied in several, more preferably in all piston-cylinder units 3 of the internal combustion engine 1.
  • the control device 2 first detects whether the internal combustion engine 1 is operated in dual-fuel mode.
  • Information about the position of the injector needle 5 of the fuel injector 4 is reported to the control device 2 via the needle sensor 7. This information may include, for example, whether the injector needle 5 has reached its respective end positions, how long it has been positioned in these positions or between the end positions.
  • the combustion sensor 8 provides information about the combustion in the piston-cylinder unit 3. This information can be, for example, the burning time, cylinder pressure or the cylinder temperature.
  • the control device 2 transmits commands to the actuators, gas supply device 6 and fuel injector 4.
  • Data transmitted to the fuel injector 4 can, for example, be a duration of current (DOC) or start an energization (English: Start of current, SOC) be. These are common parameters for determining the actuation characteristic of a fuel injector 4.
  • control device 2 can now correct the values (SOC, DOC) transmitted to the fuel injector 4 (SOC_cor, DOC_cor), for example if a deviation from the actual opening duration of the fuel injector 4 to the set opening duration has been detected.
  • the gas supply device 6 can receive commands from the control device 2 at opening or closing times and opening duration, resulting in the supplied amount of gaseous fuel.
  • control device 2 Other variables that can be controlled by the control device 2 are, for example, a compressor blower or a wastegate. Not instantaneously operable but capable of compensating for slower changes are, for example, adjusting a pressure of the gas supply or the rail pressure of the liquid fuel. While the gas supply device 6 and the fuel injector 4 are controlled individually for each cylinder, the actuators waste-gate, compressor-bypass, supply pressure of the gaseous fuel and rail pressure (of the liquid fuel) all concern piston-cylinder units 3, thus can not Can be varied individually for each cylinder.
  • Fig. 4 shows the control scheme of Fig. 3 in an alternative form of representation.
  • the control device 2 referred to here as ECU
  • ECU controls the actuation characteristic of the fuel injector 4 and / or optionally the gas supply device 6 for metering the gaseous fuel as a function of the received signals from the combustion sensor 8 and the needle sensor 7.
  • a cylinder-specific variation of the amount of supplied gaseous fuel can be realized for example by a port-injection valve, as it has been explained in the embodiment of FIG.
  • An alternative to the cylinder-specific variation of the supplied gaseous fuel is a variable valve train.
  • the interconnection is exemplified for two piston-cylinder units 3 (here called cylinders 1 and 2).
  • the members or the control scheme is preferably realized for several, more preferably for all piston-cylinder units 3 of the internal combustion engine 1.
  • the functional unit of fuel injector 4 and needle sensor 7 receives from the controller 2 (ECU) on the one hand the feedback from the needle sensor 7 on the actual operating characteristic of the fuel injector 4, i. Opening time, opening and closing times.
  • the functional unit of fuel injector 4 and needle sensor 7 receives commands for actuating the fuel injector 4, such as start of current (SOC) and a duration of current (DOC). From the feedback of the needle sensor 7, the controller 2 calculates and transmits, if necessary, corrected values SOC_cor and DOC_cor.

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Abstract

Dual-Fuel-Brennkraftmaschine (1) mit einer Regeleinrichtung (2) zum Regeln der Brennkraftmaschine, mit wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3), wobei jedem der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeordneten Kraftstoffinjektor (4) für einen flüssigen Kraftstoff zugeordnet ist, welcher eine Injektornadel (5) aufweist, die verschiedene Nadelpositionen einnehmen kann, wobei jedem der wenigstens zwei dieser Kolben-Zylinder-Einheiten (3) eine Gaszufuhreinrichtung (6) für gasförmigen Kraftstoff zugeordnet ist, wobei die Regeleinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, den Kraftstoffinjektor (4) und die wenigstens eine Gaszufuhreinrichtung (6) individuell zur wahlweisen Dosierung der Menge an jedem der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen bzw. gasförmigen Kraftstoff anzusteuern, wobei für jeden der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3), wenigstens ein mit der Regeleinrichtung (2) verbundener und der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit (3) zugeordneter Nadelsensor (7) vorgesehen ist, durch welchen ein für die Nadelposition im ballistischen Bereich charakteristisches Signal erfassbar ist sodass der Kraftstoffinjektor (4), zur Regelung der zugeführten Kraftstoffmenge im ballistischen Bereich individuell für jeden der wenigstens zwei Kolben- Zylinder-Einheiten (3), kontrollierbar betreibbar ist.

Description

Dual-Fuel-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Dual-Fuel- Brennkraftmaschine.
Gattungsgemäße Dual-Fuel-Brennkraftmaschinen werden typischerweise in zwei Betriebsmodi betrieben. Dabei unterscheidet man einen Betriebsmodus mit primär flüssiger Kraftstoff zufuhr (kurz„Flüssigbetrieb", im Falle der Verwendung von Diesel als flüssigem Kraftstoff kurz„Dieselbetrieb" genannt) und einen Betriebsmodus mit primär gasförmiger Kraftstoffzufuhr, bei welchem der flüssige Kraftstoff als Pilotkraftstoff zum Start der Verbrennung dient (auch als „Pilotbetrieb" oder „Zündstrahlbetrieb" bezeichnet). Ob Flüssig- oder Pilotbetrieb gewählt wird, kann von verschiedenen Faktoren abhängen, zum Beispiel von der Verfügbarkeit des jeweiligen Kraftstoffes, wirtschaftlichen Überlegungen oder gesetzlichen Vorschriften.
Es ist auch bekannt, bei sinkender Qualität des gasförmigen Kraftstoffes aus einem Pilotbetrieb in den Flüssigbetrieb zu wechseln.
Daneben gibt es noch Mischbetriebe, bei welchen die Mengen an gasförmigem und flüssigem Kraftstoff vergleichbar sind. Nachteilig war bisher, dass es nicht ohne weiteres möglich war, auch geringe Mengen an flüssigem Kraftstoff sicher zu dosieren, was aber im Pilotbetrieb notwendig ist. Zu diesem Zweck mussten entweder zwei verschiedene Kraftstoffinjektoren für den flüssigen Kraftstoff bereitgestellt werden (einer für größere Mengen an flüssigem Kraftstoff und einer für geringere Mengen an flüssigem Kraftstoff) oder es kam ein einziger Kraftstoffinjektor mit zwei Injektornadeln zum Einsatz (siehe zum Beispiel WO 2014/106525 A1 ). Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine und eines Verfahrens zum Betreiben einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, bei welchen die oben beschriebenen nachteiligen Maßnahmen nicht erforderlich sind. Diese Aufgabe wird durch eine Dual-Fuel-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Indem wenigstens ein mit der Regeleinrichtung verbundener und der jeweiligen Kolben- Zylinder-Einheit zugeordneter Nadelsensor vorgesehen ist, durch welchen ein für die Nadelposition im ballistischen Bereich charakteristisches Signal erfassbar ist, kann der Kraftstoffinjektor zur Regelung der zugeführten Kraftstoffmenge im ballistischen Bereich individuell für jeden der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten, kontrolliert betrieben werden, weil für jede auf die ihr zugeführte Menge an flüssigem Kraftstoff rückgeschlossen werden kann und so diese auch geregelt werden kann. Unter dem ballistischen Bereich des Nadelsensors ist der Bereich der Position der Injektornadel zwischen vollständiger Öffnung und vollständiger Schließung zu verstehen. Der Auflösungsbereich eines solchen Nadelsensors kann zwischen 20% und 50% des Nennhubes der Injektornadel betragen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten aufweist. Vorzugsweise sind es 12, 16, 20 oder 24 Kolben- Zylinder-Einheiten. Dann ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeder der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils wenigstens ein Nadelsensor zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, die Mengen des der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten flüssigen bzw. gasförmigen Kraftstoffes abhängig von dem für die Nadelpositionen charakteristischen Signale zu regeln.
In der vorliegenden Offenbarung beziehen sich Prozentangaben im Hinblick auf Kraftstoffmengen auf die durch die jeweilige Kraftstoffmenge der Kolben-Zylinder- Einheit zugeführte Energiemenge. So bedeutet zum Beispiel eine Angabe von 1 % flüssigem Kraftstoff, dass 1 % der der Kolben-Zylinder-Einheit zugeführten Energiemenge aus dem flüssigen Kraftstoff stammt. In diesem Beispiel werden die komplementären 99 % der zugeführten Energie durch den gasförmigen Kraftstoff geliefert. Welche Energiemenge einem der Kolben-Zylinder-Einheit zugeführten Massenstrom von flüssigem oder gasförmigen Kraftstoff entspricht, ergibt sich über den jeweiligen spezifischen Energiegehalt der zum Einsatz kommenden Kraftstoffe.
Beispiele für flüssigen Kraftstoff sind Diesel und Schweröl (engl. HFO,„heavy fuel oil" oder - vor allem im Marinebereich - BFO„bunker fuel oil"). Beispiele für gasförmige Kraftstoffe sind gasförmige Kohlenwasserstoffe wie zum Beispiel Erdgas oder Biogas.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass für jeden der wenigstens zwei Kolben-Zylinder- Einheiten wenigstens ein mit der Regeleinrichtung verbundener und der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit zugeordneter Verbrennungssensor vorgesehen ist, durch welchen ein für die jeweilige Kolben-Zylinder-Einheit erfolgende Verbrennung charakteristisches Signal erfassbar ist.
In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, die Mengen des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten flüssigen bzw. gasförmigen Kraftstoffes abhängig von dem für die jeweilige Nadelposition und von dem für die jeweilige Verbrennung charakteristischen Signal individuell zu regeln.
Steht auch ein für die Verbrennung charakteristisches Signal zur Verfügung, ermöglicht dies eine Berücksichtigung des Verlaufes der Verbrennung in einer der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten bei einer Regelung der Dual-Fuel-Brennkraftmaschine. Es kann vorgesehen sein, dass der Verbrennungssensor ein Klopfsensor, ein Zylinderdrucksensor, ein Temperatursensor (zum Beispiel im Brennraum oder im Abgastrakt angeordnet) oder eine NOx-Sonde ist. Zum Beispiel können so Fehlzündungen, das Auftreten von Klopfen und die bei der Verbrennung entstehenden Emissionen berücksichtigt werden. Die Verbrennung kann bei Kenntnis des Zylinderdruckes in Abhängigkeit desselben geregelt werden. Dies eröffnet gegenüber der Ausführungsform mit lediglich einem Nadelsensor die Möglichkeit die Dual-Fuel- Brennkraftmaschine bei höherem Wirkungsgrad und/oder günstigeren Emissionen zu betreiben.
Es kann vorgesehen sein, dass der Nadelsensor und der Verbrennungssensor gesondert voneinander ausgebildet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Nadelsensor und der Verbrennungssensor als ein- und derselbe Sensor ausgebildet sind. Dann bietet es sich an, den Sensor als Klopfsensor (Körperschallsensor) auszubilden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass pro Kolben-Zylinder-Einheit genau ein Kraftstoffinjektor für flüssigen Kraftstoff vorgesehen ist, der vorzugsweise genau eine Injektornadel aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten flüssigen Kraftstoffes in einem Bereich von 0,5 % (untere Grenze des Pilotbetriebs) bis 100 % (obere Grenze des Flüssigbetriebs) individuell zu variieren und entsprechend die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten gasförmigen Kraftstoffes in einem Bereich von 99,5 % bis 0 % zu variieren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheit zugeführten gasförmigen Kraftstoffes und die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten flüssigen Kraftstoffes in Abhängigkeit eines hinterlegten oder berechneten Profils individuell zu regeln, wobei das Profil einen Zusammenhang zwischen verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und dazugehörigen Mengen an gasförmigem und flüssigem Kraftstoff definiert. Zum Beispiel können bei einer gegebenen Last der Brennkraftmaschine und einem vorgegebenen Emissionslimit als Profil die jeweils in Bezug auf den Wirkungsgrad optimalen Prozentanteile an flüssigem und gasförmigem Kraftstoff abgelegt sein. Natürlich folgen die Anteile an flüssigem und gasförmigem Kraftstoff der Vorgabe, ob ein Pilotbetrieb, ein Flüssigbetrieb oder ein hinsichtlich der maximalen Gasmenge spezifizierter Mischbetrieb gefahren werden soll. Die Verwendung des Profils deckt bevorzugt zumindest den stationären Betrieb der Brennkraftmaschine ab. Die transienten Bereiche können zum Beispiel mit einer fixen Vorgabe des Anteils an flüssigem und gasförmigem Kraftstoff gefahren werden. Ein Beispiel:
Bei einem als Zielgröße vorgegebenen BMEP („Brake Mean Effective Pressure" - charakteristisch für die Last der Brennkraftmaschine) und einem vorgegebenen NOx- Emissionslimit mit gemessener oder bekannter Methanzahl und Ladelufttemperatur bestimmt man die Zielwerte der Betriebsparameter für das Effizienzmaximum in Abhängigkeit von Einspritzbeginn, Einspritzdauer, Raildruck und Luftverhältnis über einen Lookup-Table oder in Form einer mathematischen Funktion. Zu beachten ist, dass bevorzugt auch das Klopfen oder die NOx-Emissionen detektiert werden und ggf. in ausgewählte Zielwerte der Betriebsparameter eingegriffen wird um einen sicheren Betrieb zu gestatten. Liegt zum Beispiel Klopfen vor, kann die Menge an gasförmigen Kraftstoff reduziert und entsprechend die Menge an flüssigem Kraftstoff oder der Zeitpunkt der Injektion des flüssigen Kraftstoffes verändert werden.
Insbesondere für den Pilotbetrieb ist es erforderlich, einen ballistischen Bereich der Injektornadel messtechnisch aufzulösen, wenn man eine Regelung der Brennkraftmaschine vornehmen will. Unter einem ballistischen Bereich versteht man einen Betrieb des Kraftstoffinjektors, bei welchem sich die Injektionsnadel ausgehend von einer „Voll-geschlossen"-Position in Richtung einer „Voll-offen"-Position bewegt, ohne diese jedoch zu erreichen. In Folge bewegt sich die Injektionsnadel wieder in Richtung der „Voll-geschlossen"-Position, ohne die „Voll-offen"-Position erreicht zu haben.
Es kann zum Beispiel ein in Bezug auf den Weg der Injektornadel hochauflösender Sensor verwendet werden oder es kann ein - an sich bekannter - Sensor vorgesehen sein, der das Erreichen der „Voll-geschlossen"-Position detektiert. Es kann auch unmittelbar die Position der Injektornadel über einen optischen Sensor detektiert werden.
Erfindungsgemäß ist ein Nadelsensor erforderlich, der Information über die binäre Information„Voll-offen" oder„Voll-geschlossen" hinaus detektieren kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Nadelsensor als ein im Kraftstoffinjektor angeordneter Drucksensor, als Wegmesseinrichtung oder als optischer Sensor ausgebildet ist. Ein Drucksensor kann beispielsweise an einem mit der Injektornadel verbundenen Speichervolumen des Kraftstoffinjektors angeordnet sein.
Im Falle eines optischen Sensors kann dieser beispielsweise auf die Injektornadel selbst gerichtet sein und unmittelbar durch visuelle Inspektion die Nadelposition ermitteln. Alternativ kann der optische Sensor auf den die jenen Bereich benachbart zum Kraftstoffinjektor gerichtet sein, in welchem bei geöffneter Injektornadel das Auftreten eines Kraftstoffsprays zu erwarten ist.
Aus den Werten des Nadelsensors kann die Öffnungsdauer der Injektornadel unmittelbar bestimmt werden, und über den Druck, mit welchem der flüssige Kraftstoff über den Kraftstoffinjektor eingespritzt wurde (Raildruck) kann daraus die tatsächlich eingespritzte Menge an flüssigem Kraftstoff berechnet werden. Durch Anpassung der Bestromungsdauer des Kraftstoffinjektors kann diese Menge geregelt werden. Über eine Anpassung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Kraftstoffinjektors kann die Einspritzcharakteristik variiert werden.
Man erhält durch den Nadelsensor ein zusätzliches Signal zur ohnehin verfügbaren Strom-Charakteristik der Betätigung des Kraftstoffinjektors. Somit sind Abweichungen von einer aus einer Bestromung des Kraftstoffinjektors erwarteten zu einer tatsächlichen Öffnung, also etwa einem Abheben der Injektornadel detektierbar.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Kühleinrichtung für den Kraftstoffinjektor vorgesehen ist. Hierdurch kann ein Verkoken des flüssigen Kraftstoffes oder eine erhöhte Abnutzung des Kraftstoffinjektors und ein Material versagen verhindert werden. Die Kühleinrichtung kann zum Beispiel als Flüssigkeitskühlung ausgeführt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand des für die Nadelposition charakteristischen Signales des Nadelsensors eine Verschleißcharakteristik des Nadelsensors festzustellen. Zum Beispiel kann eine für eine definierte Zufuhr von Kraftstoff erforderliche Bestromungsdauer eines Aktuatorsolenoids der Injektornadel relativ zu einer Öffnungsdauer der Injektornadel über die Zeit beobachtet werden und eine Verlängerung der Bestromungsdauer detektiert werden. Dies weist auf einen Verschleiß hin.
Hier für die Betätigung des Kraftstoffinjektors über ein Solenoid (eine Spule) formuliert, gilt der Zusammenhang auch für alternative Aktuatoren, wie etwa einen Piezo-Aktuator.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, ist vorgesehen dass die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten gasförmigen Kraftstoffes und die Menge des den Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführten flüssigen Kraftstoffes in Abhängigkeit einer Position einer Injektornadel eines Kraftstoffinjektors der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit für den flüssigen Kraftstoff und in Abhängigkeit von einer in der wenigstens einen Kolben-Zylinder-Einheit stattfindenden Verbrennung individuell geregelt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder- Einheiten zugeführten flüssigen Kraftstoffes in einem Bereich von 0,5 % bis 100 % individuell variiert wird und entsprechend die Menge des den wenigstens zwei Kolben- Zylinder-Einheiten zugeführten gasförmigen Kraftstoffes in einem Bereich von 99,5 % bis 0 % variiert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Menge an gasförmigen Kraftstoff und die Menge an flüssigen Kraftstoff welche den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten zugeführt wir, individuell in Abhängigkeit eines hinterlegten oder berechneten Profils geregelt wird, wobei das Profil einen Zusammenhang zwischen verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und dazugehörigen Mengen an gasförmigem und flüssigem Kraftstoff definiert.
Als einfache Beispiele seien genannt,
- dass wenn eine geringe Zündwilligkeit des Gemisches von Luft und gasförmigen Kraftstoff festgestellt wird, die Menge an zugeführtem flüssigen Kraftstoff erhöht wird,
- dass wenn Klopfen detektiert wird, ein Einspritzzeitpunkt nach spät verstellt wird,
- dass wenn eine Fehlzündung (misfire) festgestellt wird, die Regeleinrichtung überprüft, ob die eingespritzte Menge an flüssigem Kraftstoff zu gering war Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen sind und für jede der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten die Menge an zugeführtem gasförmigen Kraftstoff und die Menge an zugeführtem flüssigen Kraftstoff individuell geregelt wird.
Bevorzugt handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine um eine stationäre Brennkraftmaschine, die entweder unmittelbar als mechanischer Antrieb oder als Antriebseinrichtung für einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie in einer sogenannten Genset-Einheit zum Einsatz kommt.
Die Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheiten weisen bevorzugt einen Bohrungsdurchmesser von mindestens 130 mm auf.
Die besonderen Vorteile der Erfindung sind zusammengefasst:
- Kraftstoffinjektor mit feedback Signal für Position der Injektornadel von Nadelsensor erlaubt reproduzierbare Abbildung von Kleinstmengen (also sogenanntes Micropilot, unter 1 % Diesel / flüssigem Kraftstoff)
- Korrektur der Einspritzmenge über Lebenszeit des Kraftstoffinjektors
- hohes turn-down ratio abbildbar
hohe„shot-to-shot accuracy" (Reproduzierbarkeit der Einspritzmengen von einem Einspritzereignis zum nächsten)
- Kraftstoffinjektor im ballistischen Bereich kontrollierbar betreibbar Das turn down ratio ist das Verhältnis aus der maximalen und der minimalen Kraftstoffmenge, die ein Injektor kontrolliert einspritzen kann. Kann ein Injektor eine Kraftstoffmenge von 0,5 % bis 100 % darstellen, so weist dieser Injektor ein turn down ratio von 200 auf. Zur Korrektur der Einspritzmenge über Lebenszeit des Kraftstoffinjektors sei erwähnt, dass durch Verschleiß und Ablagerung eine Einspritzdauer sich über die Lebenszeit eines Kraftstoffinjektors sowohl verlängern als auch verkürzen kann. Der Nadelsensor eröffnet die Möglichkeit, Abweichungen in beide Richtungen zu detektieren. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem ersten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 ein Regelschema zu einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens für eine einzelne Kolben-Zylinder-Einheit,
Fig. 4 ein Regelschema in alternativer Darstellung.
Figur 1 zeigt schematisch eine Kolben-Zylinder-Einheit 3 einer Brennkraftmaschine 1 . Eine Verdichtungseinrichtung 10 ist über eine Welle mit einer Abgasturbine 1 1 verbunden, in welcher Abgase der Brennkraftmaschine 1 entspannt werden. Über die Verdichtungseinrichtung 10 kann die der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Ladeluft bzw. ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verdichtet werden.
Der Kolben-Zylinder-Einheit 3 der Brennkraftmaschine 1 kann über eine Gaszufuhr- Einrichtung 6 gemäß diesem Ausführungsbeispiel stromaufwärts der Verdichtungseinrichtung 10 gasförmiger Kraftstoff zugeführt werden. Da in dieser Variante ein Gemisch von Luft und Brenngas verdichtet wird, spricht man von einer Gemischaufladung.
Der Kolben-Zylinder-Einheit 3 kann über den Kraftstoffinjektor 4 flüssiger Kraftstoff, beispielsweise Diesel, zugeführt werden.
Die entsprechenden Medienleitungen für den flüssigen und den gasförmigen Kraftstoff sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
Der Kraftstoffinjektor 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel genau eine Injektornadel 5 auf. Weiters ist im Kraftstoffinjektor 4 eine Kühleinrichtung 9 ausgebildet. Dies kann beispielsweise eine Flüssigkeitskühlung sein. Der Kraftstoffinjektor 4 weist weiters einen Nadelsensor 7 auf, durch welchen die Nadelposition der Injektornadel 5 an eine Regeleinrichtung 2 meldbar ist. Der Nadelsensor 7 kann beispielsweise als ein im Kraftstoffinjektor 4 angeordneter Drucksensor, als Wegmesseinrichtung oder als optischer Sensor ausgebildet sein.
An der Kolben-Zylinder-Einheit 3 ist ein Verbrennungssensor 8 ausgebildet, von welchem für die Verbrennung charakteristische Signale an die Regeleinrichtung 2 meldbar sind. Der Verbrennungssensor 8 kann beispielsweise als Zylinderdrucksensor, Temperatursensor oder als optischer Sensor ausgebildet sein. Die Mengen des der Kolben-Zylinder-Einheit 3 über den Kraftstoffinjektor 4 zugeführten flüssigen Kraftstoffes bzw. die Mengen des über die Gaszufuhreinrichtung 6 zugeführten gasförmigen Kraftstoffs sind über die Regeleinrichtung 2 Steuer- bzw. regelbar.
Die Regeleinrichtung 2 kann in einer Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1 realisiert sein, oder getrennt von dieser ausgebildet sein.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von jenem in Fig. 1 dadurch, dass hier die Gaszufuhreinrichtung 6 stromabwärts der Verdichtungseinrichtung 10 ausgebildet ist. Der gasförmige Kraftstoff wird hier also erst unmittelbar vor dem Einlassventil und stromabwärts der Verdichtungseinrichtung 10 zugeführt, welche in diesem Fall kein Gemisch, sondern Ladeluft verdichtet. Man spricht hier von einem luftaufgeladenen Konzept; die Gaszufuhreinrichtung 6 kann beispielsweise als port-injection (Pl)-Ventil ausgebildet sein. Ein solches Ventil eröffnet die Möglichkeit, die Gaszufuhr zylinderindividuell zu variieren.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Regelschema zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Als Kästen dargestellt sind die Gaszufuhreinrichtung 6, der Verbrennungssensor 8, der Kraftstoffinjektor 4 und der Nadelsensor 7 für eine Kolben-Zylinder-Einheit 3, die als Nummer 1 bezeichnet ist (es bestehen also mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten 3). Die genannten Glieder Gaszufuhreinrichtung, Verbrennungssensor 8, Kraftstoffinjektor 4 und Nadelsensor 7 sind vorzugsweise in mehreren, besonders bevorzugt in allen Kolben-Zylinder-Einheiten 3 der Brennkraftmaschine 1 angelegt.
Die Regeleinrichtung 2 erkennt zunächst, ob die Brennkraftmaschine 1 im Dual-Fuel- Modus betrieben wird.
Der Übersichtlichkeit halber wird das Prinzip für eine einzige Kolben-Zylinder-Einheit 3 dargestellt. Über den Nadelsensor 7 werden Informationen über die Position der Injektornadel 5 des Kraftstoffinjektors 4 an die Regeleinrichtung 2 gemeldet. Diese Informationen können beispielsweise beinhalten, ob die Injektornadel 5 ihre jeweiligen Endlagen erreicht hat, wie lange sie in diesen Lagen oder zwischen den Endlagen positioniert war. Der Verbrennungssensor 8 liefert Informationen über die Verbrennung in der Kolben- Zylinder-Einheit 3. Diese Informationen können beispielsweise die Brenndauer, Zylinderdruck oder die Zylindertemperatur sein. In Abhängigkeit der vom Verbrennungssensor 8 und vom Nadelsensor 7 übermittelten Daten übergibt die Regeleinrichtung 2 Befehle an die Stellglieder, Gaszufuhreinrichtung 6 und Kraftstoffinjektor 4. An den Kraftstoffinjektor 4 übermittelte Daten können beispielsweise eine Bestromungsdauer (engl.: duration of current, DOC) bzw. Start einer Bestromung (engl.: Start of current, SOC) sein. Dies sind übliche Größen zur Bestimmung der Betätigungscharakteristik eines Kraftstoffinjektors 4.
Durch das feedback vom Nadelsensor 7 kann nun die Regeleinrichtung 2 die an den Kraftstoffinjektor 4 übermittelten Werte (SOC, DOC) korrigieren (SOC_cor, DOC_cor), beispielsweise wenn eine Abweichung von tatsächlicher Öffnungsdauer des Kraftstoffinjektors 4 zu Soll-Öffnungsdauer festgestellt wurde.
Die Gaszufuhreinrichtung 6 kann von der Regeleinrichtung 2 Befehle zu Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkten und Öffnungsdauer erhalten, wodurch sich die zugeführte Menge an gasförmigen Kraftstoff ergibt.
Weitere von der Regeleinrichtung 2 ansteuerbare Größen sind beispielsweise eine Verdichterumblasung oder ein waste-gate. Nicht instantan betätigbar, aber zur Kompensation von langsameren Änderungen geeignet, sind beispielsweise die Anpassung eines Drucks der Gaszufuhr oder des rail-Drucks des flüssigen Kraftstoffs. Während die Gaszufuhreinrichtung 6 und der Kraftstoffinjektor 4 zylinderindividuell ansteuerbar sind, betreffen die Stellglieder waste-gate, Verdichterumblasung {compressor-bypass), Versorgungsdruck des gasförmigen Kraftstoffes und rail-Druck (des flüssigen Kraftstoffes) alle Kolben-Zylinder-Einheiten 3, können also nicht zylinderindividuell variiert werden.
Fig. 4 zeigt das Regelschema von Fig. 3 in einer alternativen Darstellungsform. Zunächst wird beim Start festgestellt, ob die Brennkraftmaschine 1 im Dual-Fuel-Modus oder im Dieselmodus betrieben wird. Im Dual-Fuel-Modus regelt die Regeleinrichtung 2 (hier ECU genannt) zylinderindividuell in Abhängigkeit der empfangenen Signale vom Verbrennungssensor 8 und vom Nadelsensor 7 die Betätigungscharakteristik des Kraftstoffinjektors 4 und/oder gegebenenfalls der Gaszufuhreinrichtung 6 für die Dosierung des gasförmigen Kraftstoffes. Eine zylinderindividuelle Variation der Menge an zugeführtem gasförmigen Kraftstoff kann beispielsweise durch ein port-injection-Ventil realisiert sein, wie es im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erläutert wurde. Eine Alternative zur zylinderindividuellen Variation des zugeführten gasförmigen Kraftstoffes ist ein variabler Ventiltrieb.
Auf der linken Seite des Schemas ist die Verschaltung beispielhaft für zwei Kolben- Zylinder-Einheiten 3 (hier Zylinder 1 und 2 genannt) dargestellt. Die Glieder bzw. das Regelschema ist vorzugsweise für mehrere, besonders bevorzugt für alle Kolben- Zylinder-Einheiten 3 der Brennkraftmaschine 1 realisiert.
Die funktionale Einheit aus Kraftstoffinjektor 4 und Nadelsensor 7 empfängt von der Regeleinrichtung 2 (ECU) einerseits das feedback vom Nadelsensor 7 über die tatsächliche Betätigungscharakteristik des Kraftstoffinjektors 4, d.h. Öffnungsdauer, Öffnungs- und Schließzeitzeitpunkte. Zum anderen erhält die funktionale Einheit aus Kraftstoffinjektor 4 und Nadelsensor 7 Befehle zur Betätigung des Kraftstoffinjektors 4, wie Start einer Bestromung (engl.: Start of current, SOC) und eine Bestromungsdauer (engl.: duration of current, DOC). Aus dem feedback des Nadelsensors 7 berechnet und übermittelt die Regeleinrichtung 2 bei Bedarf korrigierte Werte SOC_cor und DOC_cor.
Auf der rechten Seite des Schemas sind Stellgrößen angegeben, welche nicht zylinderindividuell wirken, sondern alle Kolben-Zylinder-Einheiten 3 der Brennkraftmaschine 1 betreffen.
Liste der verwendeten Bezugszeichen:
1 Brennkraftmaschine
2 Regeleinrichtung
3 Kolben-Zylinder-Einheit
4 Kraftstoffinjektor
5 Injektornadel
6 Gaszufuhreinrichtung
7 Nadelsensor
8 Verbrennungssensor
9 Kühleinrichtung
10 Verdichtungseinrichtung
1 1 Abgasturbine

Claims

Patentansprüche Dual-Fuel-Brennkraftmaschine (1 ) mit:
- einer Regeleinrichtung (2) zum Regeln der Brennkraftmaschine
- wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3)
- wobei jedem der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) ein Kraftstoffinjektor (4) für einen flüssigen Kraftstoff zugeordnet ist, welcher eine Injektornadel (5) aufweist, die verschiedene Nadelpositionen einnehmen kann
- wobei jedem der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) eine Gaszufuhreinrichtung (6) für gasförmigen Kraftstoff zugeordnet ist,
- wobei die Regeleinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, den Kraftstoffinjektor (4) und die wenigstens eine Gaszufuhreinrichtung (6) individuell zur wahlweisen Dosierung der Menge an jedem der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen bzw. gasförmigen Kraftstoff anzusteuern,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jeden der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3), wenigstens ein mit der Regeleinrichtung (2) verbundener und der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit (3) zugeordneter Nadelsensor (7) vorgesehen ist, durch welchen ein für die Nadelposition im ballistischen Bereich charakteristisches Signal erfassbar ist sodass der Kraftstoffinjektor (4), zur Regelung der zugeführten Kraftstoffmenge im ballistischen Bereich individuell für jeden der wenigstens zwei Kolben- Zylinder-Einheiten (3), kontrollierbar betreibbar ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , wobei für jeden der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) wenigstens ein mit der Regeleinrichtung (2) verbundener und der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit (3) zugeordneter Verbrennungssensor (8) vorgesehen ist, durch welchen ein für die jeweilige Kolben-Zylinder-Einheit (3) erfolgende Verbrennung charakteristisches Signal erfassbar ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei die Regeleinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die Mengen des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen bzw. gasförmigen Kraftstoffes abhängig von dem für die jeweilige Nadelposition und von dem für die jeweilige Verbrennung charakteristischen Signal individuell zu regeln.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Nadelsensor (7) und der Verbrennungssensor (8) gesondert voneinander ausgebildet sind.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Nadelsensor (7) und der Verbrennungssensor (8) als ein- und derselbe Sensor ausgebildet sind.
6. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei pro Kolben-Zylinder-Einheit (3) genau ein Kraftstoffinjektor (4) für flüssigen Kraftstoff vorgesehen ist, der vorzugsweise genau eine Injektornadel (5) aufweist.
7. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Regeleinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen Kraftstoffes in einem Bereich von 0,5 % bis 100 % individuell zu variieren und entsprechend die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten gasförmigen Kraftstoffes in einem Bereich von 99,5 % bis 0 % zu variieren.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei die Regeleinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten gasförmigen Kraftstoffes und die Menge des den der wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen Kraftstoffes in Abhängigkeit eines hinterlegten oder berechneten Profils individuell zu regeln, wobei das Profil einen Zusammenhang zwischen verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine (1 ) und dazugehörigen Mengen an gasförmigem und flüssigem Kraftstoff definiert.
9. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Nadelsensor (7) als ein im Kraftstoffinjektor (4) angeordneter Drucksensor, als Wegmesseinrichtung oder als optischer Sensor ausgebildet ist.
10. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verbrennungssensor (8) ein Klopfsensor, ein Zylinderdrucksensor, ein Temperatursensor oder eine NOx-Sonde ist.
1 1 . Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Kühleinrichtung (9) für den Kraftstoffinjektor (4) vorgesehen ist.
12. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Regeleinrichtung (2) dazu ausgebildet ist, anhand des für die Nadelposition charakteristischen Signales des Nadelsensors (7) eine Verschleißcharakteristik des Nadelsensors (7) festzustellen.
13. Verfahren zum Betreiben einer Dual-Fuel-Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten gasförmigen Kraftstoffes und die
Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen Kraftstoffes in Abhängigkeit einer Position einer Injektornadel (5) eines Kraftstoffinjektors (4) der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit (3) für den flüssigen Kraftstoff und in Abhängigkeit von einer in der wenigstens zwei Kolben-Zylinder- Einheiten (3) stattfindenden Verbrennung individuell geregelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Menge des den wenigstens zwei Kolben- Zylinder-Einheiten (3) zugeführten flüssigen Kraftstoffes in einem Bereich von 0,5 % bis 100 % individuell variiert wird und entsprechend die Menge des den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführten gasförmigen Kraftstoffes in einem Bereich von 99,5 % bis 0 % variiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Menge an gasförmigem Kraftstoff und die Menge an flüssigem Kraftstoff welche den wenigstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (3) zugeführt wird, individuell in Abhängigkeit eines hinterlegten oder berechneten Profils geregelt wird, wobei das Profil einen Zusammenhang zwischen verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine (1 ) und dazugehörigen Mengen an gasförmigem und flüssigem Kraftstoff definiert.
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