DE3918683A1 - Gasmotorregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von funkengezündeten oder zündstrahlgezündeten Gasmotoren, insbesondere nach dem Oberbegriff der Ansprü­ che 1 und 4.

Handelsübliche Gasmotoren (siehe Dietrich, Grundmann, Langeloth: "Schadstoffminderung stationärer Otto-Gasmoto­ ren der Motoren-Werke Mannheim AG nach dem Magerkonzept", MTZ 47 (1988)/3, und Dietrich, Langeloth: "Die Schadstoff­ minderung stationärer MWM-Otto-Gasmotoren mit dem Dreiweg­ katalysator-Konzept", MTZ 45 (1984)/12) arbeiten zum Er­ reichen der vorgeschriebenen Abgasqualität entweder mit stöchiometrischem Brenngas-Luftgemisch und nachgeschalte­ tem Dreiwegkatalysator, oder mit magerem Brenngas-Luftge­ misch ohne katalytische Nachbehandlung, ggfs. jedoch mit Oxidations-Katalysator.

Das Magerkonzept ist wegen des fehlenden Katalysators be­ sonders bei Verwendung von Deponiegas von Vorteil, da die in diesem Gas möglicherweise vorhandenen Schadstoffe einen Abgaskatalysator unwirksam machen können.

Eine Schwierigkeit liegt bei dem Magerkonzept darin, daß bei Schwankungen der Gasqualität in Richtung mager oder fett, wie sie insbesondere bei Deponiegasen üblich sind, sich der Luftbedarf des Gases ändert und daher die Grenzen der Schadstoffemission bzw. die Aussetzer- oder Klopfgren­ ze überschritten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Regelung von funkengezündeten oder zündstrahlgezündeten Gasmotoren zu schaffen, die einen schadstoffarmen und zu­ gleich verbrauchsgünstigen Betrieb gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.

Auf diese Weise gelingt es in vorteilhafter Weise, die ne­ gativen Auswirkungen der Gasqualitätsschwankungen zu ver­ meiden und das für die vorgeschriebene Abgasqualität er­ forderliche Brenngas-Luftverhältnis bzw. der Sauerstoffge­ halt im Abgas und den für geringe Schadstoffemission und zugleich niedrigen Brenngasverbrauch erforderlichen Zünd­ zeitpunkt einzuhalten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die verschiedenen Möglichkeiten zur Erkennung der Brenn­ gasqualität beschrieben, die zum Teil die Aussetzergrenze, zum Teil die Klopfgrenze betreffen. Überlicherweise ist es ausreichend, eine Kenngröße des Gases zu analysieren. Es kann aber auch vorteilhaft sein, zwei oder mehrere Brenn­ gaseigenschaften zu berücksichtigen.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung bietet die Mög­ lichkeit, die vielen Meßdaten der unterschiedlichen Meß­ vorrichtungen rasch und genau zu verarbeiten und damit das Brenngas-Luftverhältnis und den Zündzeitpunkt im optimalen Bereich zu halten. Dadurch wird einerseits die Einhaltung der Abgasvorschriften sichergestellt und andererseits eine Schädigung des Motors durch klopfende Verbrennung vermie­ den, eine Gefahr, die insbesondere bei Erdgasbetrieb aus öffentlichen Gasnetzen besteht, wenn zur Spitzenlastab­ deckung Propan-Luft bzw. Butan-Luft zugemischt wird.

Durch eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Reglers wird der Enwicklungsaufwand für die Regelungsanlage niedrig ge­ halten und deren Ausführbarkeit verbessert, da an sich vorhandene Meßeinrichtungen verwendet werden können. Das gilt auch für die vorteilhafte Ausbildung des elektroni­ schen Reglers mittels Mikroprozessors.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung und Zeichnung, in der Ausführungsbei­ spiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Es zeigt die Figur: ein Schema des Gasmotors mit seiner Regelanlage.

Der Gasmotor 1 erhält sein Brenngas-Luftgemisch von dem Brenngas-Luftmischer 7, der mit Verbrennungsluft aus der Verbrennungsluftleitung 11 und Brenngas aus der Brenngas­ leitung 12 versorgt wird.

Das Brenngas-Luftgemisch gelangt über die Gemischleitung 10 zur Drosselklappe 3, an der sich eine Meßeinrichtung zur Messung der Drosselklappenstellung befindet.

Die Drosselklappe 3 wird von einem Drehzahlregler ver­ stellt. Ihre Stellung, die ein Maß für die Motorlast ist, wird einem Mikroprozessor gesteuerten Regler 5 zugeführt.

Diese kann zusätzlich noch Meßwerte des Drehzahlgebers 13 erhalten, der vom Schwungradzahnkranz beaufschlagt wird. Außerdem werden Meßwerte von der Sauerstoffmeßsonde 4, die sich in der Abgasleitung 9 befindet, ebenso von der Zünd­ anlage 8, die den Istwert des Zündzeitpunktes liefert und von der Gasqualitätsmeßeinrichtung 8, die sich im Bereich der Brenngasleitung 12 befindet an den Regler 5 weiterge­ leitet.

Durch sinnvolles Verarbeiten der eingegebenen Daten im Mikroprozessor liefert der elektronische Regler 5 die er­ forderlichen Signale für Stellglieder der Zündanlage 8 bzw. des Brenngas-Luftmischers 7. Dadurch werden der Zünd­ zeitpunkt und/oder der Sauerstoffgehalt im Abgas so ge­ steuert, daß die geforderte Abgasqualität bei möglichst niedrigem Brenngasverbrauch erreicht wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb von funkengezündeten oder zündstrahlgezündeten Gasmotoren, die mit Sauerstoffüber­ schuß arbeiten, wobei der Sauerstoffüberschuß des Motorab­ gases und die Motorlast gemessen werden und die Meßwerte zu mindestens einem Signal verarbeitet werden, das zur Be­ einflussung der Zusammensetzung des dem Gasmotor zugeführ­ ten Brenngas-Luftgemisches dient, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Brenngasqualität abhängiger Meßwert ermittelt wird, der zur zusätzlichen Beeinflussung der Zusammensetzung des Brenngas-Luftge­ misches verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngasqualität durch Messen von Volumen- bzw. Masseanteilen einzelner Komponen­ ten des Brenngases oder Brenngas-Luftgemisches oder durch Messen des Heizwertes bzw. der Wobbezahl des Brenngases oder Brenngas-Luftgemisches oder durch Messen einer für die Methanzahl bestimmenden Größe des Brenngases oder Brenngas-Luftgemisches bestimmt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Signale zur Ver­ stellung des Zündzeitpunktes bzw. Einspritzzeitpunktes des Motors dienen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Sauerstoffmeßein­ richtung (4) in der Abgasleitung (9) des Gasmotors (1) und einer Einrichtung zur Messung der Stellung einer Gemisch­ drosselklappe (3), wobei die Meßwerte aller Meßeinrich­ tungen in einem elektronischen Regler (5) zu mindestens einem Signal verarbeitet werden, und dieses dem Stellglied eines Brenngas-Luftmischers (7) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Regler (5) zusätzlich der Meßwert einer im Brenngas- oder Brenngas- Luftgemischstrom angeordneten Meßeinrichtung (6) zur Be­ stimmung der Qualität des Brenngases oder Brenngas-Luftge­ misches aufgeschaltet wird und das korrigierte Meßsignal des elektronischen Reglers (5) dem Stellglied des Brenn­ gas-Luftmischers (7) und/oder einem Zünd- bzw. Einspritz­ zeitpunktversteller (8) zugeleitet wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Brenngas- oder Brenngas- Luftgemischstrom eine an sich bekannte Meßeinrichtung (6) zur Messung von Volumen- bzw. Masseanteilen einzelner Gas­ komponenten, oder des Heizwertes bzw. der Wobbezahl oder der Methanzahl angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Regler ein mikroprozessorgesteuerter Regler ist.