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DE19754353C2 - Gasmotor - Google Patents

Gasmotor

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DE19754353C2
DE19754353C2 DE19754353A DE19754353A DE19754353C2 DE 19754353 C2 DE19754353 C2 DE 19754353C2 DE 19754353 A DE19754353 A DE 19754353A DE 19754353 A DE19754353 A DE 19754353A DE 19754353 C2 DE19754353 C2 DE 19754353C2
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DE
Germany
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gas
assigned
combustion chamber
engine according
gas engine
Prior art date
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DE19754353A
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English (en)
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Kai Rieck
Lars Dier
Hans-Josef Schiffgens
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MAN B&W Diesel GmbH
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Publication date
Application filed by MAN B&W Diesel GmbH filed Critical MAN B&W Diesel GmbH
Priority to DE19754353A priority Critical patent/DE19754353C2/de
Publication of DE19754353A1 publication Critical patent/DE19754353A1/de
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Description

Die Erfindung betrifft einen Gasmotor, insbesondere einen aufgeladenen Diesel- Gasmotor, bei dem die Zylinder mit einem Luft-Gas-Gemisch beaufschlagbar sind und eine Regelungseinrichtung zur Optimierung der Schadstoffemission vorgesehen ist, die einen Mittelwert der Brennraumtemperaturen aller Zylinder mit einem in Abhängigkeit von der Motorleistung sich ändernden, zumindest bezüglich des NOx- Ausstoßes optimierten Soll-Wert vergleicht und in Abhängigkeit von der festgestellten Abweichung wenigstens ein die Gemischverhältnisse beeinflussendes Stellglied befehligt.
Eine Anordnung dieser Art ist aus der EP 465 944 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird mittels der Regelungseinrichtung die Gaszufuhr zu einer mit Gas und Luft beaufschlagbaren Gemischleitung geregelt. Die Luftzufuhr wird nicht geregelt. Von der Gemischleitung aus werden hier alle Zylinder mit demselben Gemisch beaufschlagt. Dennoch können sich unterschiedliche Brennraumtemperaturen ergeben, weshalb auch eine Mittelwertbildung vorgeschlagen wird. Da die tatsächliche Brennraumtemperatur in den einzelnen Zylindern somit von der den Ist-Wert für die Regelung bildenden, mittleren Brennraumtemperatur abweicht, sind Überschreitungen der vorgeschriebenen Emissionsgrenzen z. B. für NOx durch einzelne Zylinder zu befürchten. Die bekannte Anordnung erweist sich daher als nicht zuverlässig genug.
Darüberhinaus zeigt weiterhin die DE 37 20 097 A1 ebenfalls einen Gasmotor, dessen Gemischaufbereitung in einem Gasmischer erfolgt. Über einen Luftansaugkanal wird Luft angesaugt und Gas über einen Gasdrucksteller in den Gasmischer eingeleitet. An den Gasmischer schliesst sich ein Ansaugkanal des Gasmotors, also jeweiligen Zylinders an. Wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik wird auch bei diesem Gasmotor die Gaszufuhr zu einer mit Gas und Luft beaufschlagbaren Gemischleitung geregelt.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung gattungsgemässer Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass die Emission von Schadstoffen, insbesondere NOx, weiter reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit von der Abweichung der mittleren Brennraumtemperatur vom zugeordneten Soll-Wert die Menge der den Zylindern zugeführten Luft variierbar ist und dass jedem Zylinder eine eigene, mit Gas beaufschlagbare Gaszuleitung zugeordnet ist, die mittels eines zugeordneten Absperrorgans steuerbar ist, wobei die Öffnungszeiten der den Gaszuleitungen zugeordneten Absperrorgane in Abhängigkeit von der Abweichung der individuellen Brennraumtemperatur des jeweils zugeordneten Zylinders von der mittleren Brennraumtemperatur variierbar sind.
Diese Massnahmen ergeben in vorteilhafter Weise eine Doppelregelung, wobei auf der Grundlage der mittleren Brennraumtemperatur in die Luftzufuhr und auf der Grundlage der individuellen Brennraumtemperatur in die Gaszufuhr zu den einzelnen Zylindern eingegriffen wird. Hierdurch ist es möglich, in jedem Zylinder das für die Einhaltung der gewünschten Emissionsgrenzwerte, beispielsweise der gewünschten NOx-Grenzwerte, notwendige Gemischverhältnis exakt einhalten zu können. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass keiner der Zylinder leistungsmässig absackt. In Folge der Vergleichmäßigung der Verhältnisse in allen Zylindern ist es möglich, äußerst strenge Emissionsgrenzwerte ohne die Gefahr einer Leistungseinbuße erfüllen zu können. Außerdem sind besonders stabile Regelungs­ verhältnisse ohne die Gefahr von Regelungsschwankungen zu erwarten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine derartige, besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann darin bestehen, daß in Abhängigkeit von der Abweichung der mittleren Brennraumtemperatur vom zugeordneten Soll-Wert der Luftdurchsatz durch einen mittels einer Abgasturbine antreibbaren Verdichter variierbar ist, durch den eine Verteilerleitung beaufschlagbar ist, von der zu den einzelnen Zylindern führende Einlaßstutzen abgehen. Die Verwendung eines Abgas- Turboladers ergibt insbesondere bei Diesel-Gasmotoren einen guten Wirkungsgrad und zwar sowohl bei Gasbetrieb als auch bei Dieselbetrieb. Die Variation des Luftdurchsatzes durch den Verdichter des Abgasturboladers ergibt einen gegen Regelkreisschwingungen sehr stabilen Regelkreis. Dabei kann sowohl auf der Turbinenseite als auch auf der Verdichterseite eingegriffen werden, wobei im einen Fall ein guter Wirkungsgrad und im anderen Fall kurze Reaktionszeiten gewährleistet sind.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß die Gaszuleitungen in den Einlaßstutzen des jeweils zugeordneten Zylinders einmünden. Hierdurch werden eigene Einlaßstutzen entbehrlich. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß sich noch im Einlaßstutzen eine gute Vermischung von Gas und Luft ergibt, was zu einer gleichmäßigen Verbrennung führt.
Zweckmäßig können die Gaszuleitungen jeweils mittels eines ihrem Endquerschnitt zugeordneten Ventils steuerbar sein. Hierbei handelt es sich um ein einfaches und bewährtes Steuerelement. Vorteilhaft können die Ventile als Magnetventile ausgebildet sein, so daß zur Betätigung lediglich die Stromzufuhr unterbrochen bzw. freigegeben werden kann, was mit Hilfe elektrischer Steuersignale möglich ist.
Eine weitere, besonders zu bevorzugende Maßnahme kann darin bestehen, daß die dem Soll-Wert der mittleren Brennraumtemperatur zugeordnete, lastabhängige Kennlinie sowohl bezüglich des NOx-Ausstoßes als auch bezüglich der Aussetzer- und Klopfgrenze optimiert ist. Hierbei ergeben sich besonders optimale Betriebsverhältnisse.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Diesel-Gasmotors und
Fig. 2 einen Schnitt durch die Einlaßseite eines Zylinderkopfes des erfindungsgemäßen Diesel-Gasmotors.
Die Fig. 1 zeigt einen Motor 1, der einen Generator 2 antreibt. Der Motor 1 ist hier als Diesel-Gasmotor ausgebildet. Eine Anordnung der vorliegenden Art kann dazu Verwendung finden, das beispielsweise in einer Kläranlage anfallende Naturalgas zur Erzeugung elektrischer Energie zu verwenden.
Die Zylinder des Motors 1 sind mit einer Einspritzeinrichtung 3 zum Einspritzen von Diesel-Kraftstoff versehen und besitzen durch Ventile 4 steuerbare Ein- und Auslaßstutzen 5, 6. Die Ventile 4 können durch eine hier nicht näher dargestellte Nockenwelle betätigt werden. Die Einspritzung von Diesel-Kraftstoff erfolgt als Zündstrahl in eine Vorkammer oder, wie dargestellt, direkt in den Brennraum hinein. Die Einlaßstutzen 5 aller Zylinder sind an eine mit Luft beaufschlagbare Verteilerleitung 7 angeschlossen. Die Zufuhr von Luft zur Verteilerleitung 7 ist durch eine mit einem Pfeil versehene Leitung 9 angedeutet. Die Auslaßstutzen 6 münden in eine Abgassammelleitung 8.
Jedem Zylinder ist eine eigene Gaszuleitung 25 zugeordnet, über die das zur Bildung eines verbrennbaren Luft-Gas-Gemisches benötigte Gas in den Brennraum des betreffenden Zylinders eingespeist wird. Hierbei kann es sich, wie oben schon erwähnt, um Naturalgas handeln. Die Gaszuleitungen 25 aller Zylinder gehen von einer gemeinsamen, mit Gas beaufschlagbaren Gasverteilerleitung 26 ab. Die Gaszuleitung zur Gasverteilerleitung 26 ist durch eine mit einem Pfeil versehene Leitung 27 angedeutet. Die Gaszuleitungen 25 münden im dargestellten Beispiel jeweils in den Einlaßstutzen 5 des zugeordneten Zylinders und sind durch ein zugeordnetes Ventil 28 auf- und absteuerbar, dem eine Betätigungseinrichtung 29 zugeordnet ist.
Dem Motor 1 ist hier ein Abgas-Turbolader 11 zugeordnet, dessen Turbine 12 durch das die Abgassammelleitung 8 verlassende Abgas angetrieben wird und dessen Verdichter 13 die der Verteilerleitung 7 zugeführte Verbrennungsluft verdichtet. Dem Verdichter 13 ist eine Kurzschlußleitung 14 zugeordnet, die den Ausgang des Verdichters 13 mit seinem Eingang verbindet. In der Kurzschlußleitung 14 ist eine Drosseleinrichtung, beispielsweise in Form einer Drosselklappe 15, angeordnet. Durch Betätigung der Drosselklappe 15 kann trotz großer Trägheit des Abgasturboladers 11 das der Verteilerleitung 7 zugeführte Luftvolumen schnell verändert werden.
Der Turbine 12 ist ebenfalls eine Kurzschlußleitung 14a zugeordnet, die den Eingang der Turbine 12 mit ihrem Ausgang verbindet. In der Kurzschlußleitung 14a ist eine Drosseleinrichtung, beispielsweise in Form einer Drosselklappe 15a, vorgesehen. Durch Betätigen der Drosselklappe 15a kann die der Turbine 12 zugeführte Antriebsenergie verändert werden, wodurch indirekt der Luftdurchsatz durch den Verdichter 13 und damit ebenfalls das der Verteilerleitung 7 zugeführte Luftvolumen verändert werden können. Dabei ist zwar eine gewisse Trägheit zu berücksichtigen, es wird aber ein vergleichsweise guter Wirkungsgrad gewährleistet.
Das Gemischverhältnis, d. h. das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Gas, wird so geregelt, daß jedenfalls die NOx-Emission möglichst gering ist. Hierzu ist eine Regelungseinrichtung 16 mit einem Regler 17 vorgesehen. Beim Regler 17 kann es sich um einen Rechner handeln, durch den diverse Stellglieder zur Beeinflussung des der Verteilerleitung 7 zugeführten Luftvolumens bzw. des den einzelnen Zylindern zugeführten Gasvolumens ansteuerbar sind. Die zu jeder Leistung des Motors 1 gehörende Brennraumtemperatur steht in direkter Korrelation zur NOx-Emission. Die Brennraumtemperatur wird daher als Meßgröße verwendet. Zur Erfassung der Brennraumtemperatur ist im Zylinderkopf jedes Zylinders des Motors 1 ein Thermoelement 20 angebracht, das über eine Signalleitung 18 mit dem Regler 17 verbunden ist. Der Regler 17 wird dementsprechend laufend mit den Werten der Brennraumtemperaturen sämtlicher Zylinder versorgt. Zur Erfassung der Motorleistung kann die Leistung des Generators 2 elektrisch abgegriffen werden. Die hierbei sich ergebenden Werte werden dem Regler 17 über eine Signalleitung 19 zugeführt.
Der Regler 17, bei dem es sich, wie oben schon erwähnt, um einen Rechner handeln soll, bildet aus den ihm zugeführten Brennraumtemperaturwerten aller Zylinder einen Mittelwert. Gleichzeitig kann dieser Wert auch über eine vorgegebene Zeitspanne gemittelt werden. Dieser so gebildete Mittelwert der Brennraumtemperatur bildet den Ist-Wert für einen ersten Regelkreis zur Beinflussung des der Verteilerleitung 7 zugeführten Luftvolumens, von dem das in die einzelnen Zylinder gelangende Luftvolumen abhängt.
Dem Regler 17 ist ein Soll-Wert-Geber 21 zugeordnet. Dieser kann in der Praxis in den Regler 17 integriert sein. Der Soll-Wert-Geber 21 enthält im Versuch optimierte, lastabhängige Werte für die Brennraumtemperatur T, wie durch die Kennlinie 22 angedeutet ist, durch welche die optimale Brennraumtemperatur T über der Motorleistung P dargestellt wird. Die im Versuch durchgeführte Optimierung erfolgt zweckmäßig nicht nur bezüglich des NOx-Ausstoßes, sondern zusätzlich bezüglich der Aussetzer- und Klopfgrenze, so daß sich optimale Betriebsverhältnisse ergeben. Der Regler 17 vergleicht den zur jeweiligen Last gehörenden, aus der Kennlinie 22 entnommenen Soll-Wert der Brennraumtemperatur T mit dem aus den gemessenen Brennraumtemperaturen gemittelten Wert und bildet im Falle von Abweichungen ein Stellsignal, durch das ein der Drosselklappe 15 in der Kurzschlußleitung 14 zugeordnetes Stellglied 22 und/oder der Drosselklappe 15a in der Kurzschlußleitung 14a zugeordnetes Stellglied 22a befehligt werden, wie durch die Signalleitungen 24, 24a angedeutet ist.
Wenn der Ist-Wert der gemittelten Brennraumtemperatur höher als der zugehörige, aus der Kennlinie 22 entnommene, zur tatsächlich vorhandenen Motorleistung gehörende Sollwert ist, wird zum Beispiel die Drosselklappe 15 in Schließrichtung betätigt, wodurch der Durchsatz durch die Kurzschlußleitung 14 mehr gedrosselt wird. Dementsprechend wird der Verteilerleitung 7 mehr Luft zugeführt, was zu einer Absenkung der Brennraumtemperaturen führt. Sofern die aus den gemessenen Brennraumtemperaturen gemittelte Brennraumtemperatur zu niedrig ist, wird die Drosselklappe 15 in Öffnungsrichtung beaufschlagt, wodurch die Luftzufuhr zur Verteilerleitung 7 gedrosselt wird. Alternativ oder parallel dazu kann auch turbinenseitig eingegriffen werden, wobei durch Öffnen der Drosselklappe 15a die Turbinenleistung und damit die Luftförderung abgesenkt werden können und umgekehrt.
Um trotz der Verwendung einer mittleren Brennraumtemperatur als Temperatur-Ist- Wert über alle Zylinder möglichst gleichmäßige Verhältnisse zu bekommen, wird die Gaszufuhr zu jedem einzelnen Zylinder zusätzlich geregelt. Hierzu ist jedem Zylinder des Motors 1 ein eigener zweiter Regelkreis zugeordnet. Dabei bilden die mit Hilfe des zugehörigen Thermoelements 20 gemessene, tatsächliche Brennraumtemperatur den Ist-Wert und der aus allen Brennraumtemperaturen ermittelte Mittel-Wert den Soll-Wert. In Abhängigkeit der Differenz, die sich hier beim Soll-Ist-Wert-Vergleich ergibt, wird vom Regler 17 die Öffnungszeit des Absperrorgans 28 der Gaszuleitung 25 jedes Zylinders nach den individuellen Verhältnissen individuell variiert. Dabei kann so vorgegangen werden, daß eine bestimmte mittlere Öffnungszeit vorgegeben wird, die bei zu hoher Brennraumtemperatur verkürzt und bei zu niedriger Brennraumtemperatur verlängert wird. Aufgrund der so erfolgenden Doppelregelung ergibt sich ein äußerst stabiles, gegen Regelkreisschwingungen unanfälliges Verhalten. Der Signalfluß vom Regler 17 zu den den Absperrorganen 28 der Gaszuleitungen 25 zugeordneten Betätigungseinrichtungen 29 ist durch eine Signalleitung 30 angedeutet. Um die oben geschilderte Doppelregelung vornehmen zu können ist, wie schon erwähnt, jedem Zylinder des Motors 1 eine eigene Gaszuleitung 25 zugeordnet, die mittels eines zugeordneten Absperrorgans 28 auf- und absteuerbar ist, dessen Betätigungseinrichtung 29 durch den Regler 17 befehligt wird. Die Gaszuleitungen 25 münden in den Einlaßstutzen 5 des jeweils zugehörigen Zylinders ein, wobei, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein in den zugehörigen Einlaßkanal 5 vorspringender Endbereich vorgesehen ist, der eine Einströmdüse 31 bildet. Die Achse der Einströmdüse 31 ist gegenüber der Achse des Mündungsbereichs 32 des Einlaßkanals 5 leicht geneigt, wodurch sich die Strömungsrichtungen schneiden, was eine gute Verwirbelung und damit eine gute Vermischung von Gas und Luft erwarten läßt. Das Absperrorgan 28 zum Auf- und Absteuern der Gaszuleitung 25 ist in der Praxis zweckmäßig als Tellerventil ausgebildet, das mit einem im Bereich des Endquerschnitts der Einströmdüse 31 vorgesehenen Ventilsitz zusammenwirkt. Die die Absperrorgane 28 bildenden Ventile können mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. Besonders zweckmäßig ist eine magnetische Betätigung. Die Ventile sind daher als Magnetventile ausgebildet, denen jeweils ein Hubmagnet 33 zugeordnet ist. Diesem ist jeweils ein Relais vorgeordnet, das die in Fig. 1 angedeutete Betätigungseinrichtung 29 bildet und über die Signalleitung 30 vom Regler 17 befehligt wird. Mit Hilfe des Relais 29 wird der dem Hubmagnet 30 zugeordnete Stromkreis geöffnet bzw. geschlossen. Es ergeben sich daher besonders kurze Ansprechzeiten.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird den Zylindern des Motors 1 das ganze Gas über die Gaszuleitungen 25 zugeführt. Es wäre aber auch ohne weiteres möglich, einen Sockelbetrag bereits in die Verteilerleitung 7 einzuspeisen, wie in Fig. 1 durch den mit unterbrochenen Linien gezeichneten Pfeil 27a angedeutet ist, und über die Gaszuleitungen 25 dann nur noch den mehr oder weniger großen Rest zuzuführen. Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um den allgemeinen Gedanken der Erfindung an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen.

Claims (11)

1. Gasmotor, insbesondere Diesel-Gasmotor, bei dem die Zylinder mit einem Luft-Gas-Gemisch beaufschlagbar sind und eine Regelungseinrichtung (16) zur Optimierung der Schadstoffemission vorgesehen ist, die einen Mittelwert der Brennraumtemperaturen aller Zylinder mit einem in Abhängigkeit von der Motorleistung sich ändernden, zumindest bezüglich des NOx-Ausstoßes optimierten Soll-Wert (22) vergleicht und in Abhängigkeit von der festgestellten Abweichung wenigstens ein die Gemischverhältnisse beeinflussendes Stellglied (23, 23a; 29) befehligt, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Abweichung der mittleren Brennraumtemperatur vom zugeordneten Soll-Wert die Menge der den Zylindern zugeführten Luft variierbar ist und daß jedem Zylinder eine eigene, mit Gas beaufschlagbare Gaszuleitung (25) zugeordnet ist, die mittels eines zugeordneten Absperrorgans (28) steuerbar ist, wobei die Öffnungszeiten der den Gaszuleitungen (25) zugeordneten Absperrorgane (28) in Abhängigkeit von der Abweichung der individuellen Brennraumtemperatur des jeweils zugeordneten Zylinders von der mittleren Brennraumtemperatur variierbar sind.
2. Gasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Abweichung der mittleren Brennraumtemperatur vom zugeordneten Soll-Wert der Luftdurchsatz durch einen mittels einer Abgasturbine (12) antreibbaren Verdichter (13) variierbar ist, durch den eine Verteilerleitung (7) mit Luft beaufschlagbar ist, von der zu den einzelnen Zylindern führende Einlaßstutzen (5) abgehen.
3. Gasmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbine (12) eine Kurzschlußleitung (14a) mit einer Drosseleinrichtung (15a) zugeordnet ist, die mittels der Regelungseinrichtung (16) verstellbar ist.
4. Gasmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdichter (13) eine Kurzschlußleitung (14) mit einer Drosseleinrichtung (15) zugeordnet ist, die mittels der Regelungseinrichtung (16) verstellbar ist.
5. Gasmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuleitungen (25) in den Einlaßstutzen (5) des jeweils zugeordneten Zylinders einmünden.
6. Gasmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuleitungen (25) einen in den zugeordneten Einlaßstutzen (5) vorspringenden Endbereich aufweisen, der eine Einströmdüse (31) bildet.
7. Gasmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gaszuleitungen (25) zugeordneten Absperrorgane (28) als mit dem Endquerschnitt der jeweils zugeordneten Gaszuleitung (25) zusammen­ wirkende Ventile ausgebildet sind.
8. Gasmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gaszuleitungen (25) zugeordneten Absperrorgane (28) als Magnetventile ausgebildet sind.
9. Gasmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung durch Abgriff der Leistung eines vom Motor (1) antreibbaren Aggregats, vorzugsweise eines Generators (2), erfaßbar ist.
10. Gasmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf jedes Zylinders wenigstens ein Thermoelement (6) angeordnet ist.
11. Gasmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Soll-Wert (22) der mittleren Brennraumtemperatur zugeordnete, lastabhängige Kennlinie sowohl bezüglich des NOx-Ausstoßes als auch der Aussetzer- und Klopfgrenze optimiert ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103590917A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 Ge延巴赫两合无限公司 用于运行内燃机的方法
DE102014005985A1 (de) 2014-04-25 2015-05-07 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen Magergasmotor und Magergasmotor
EP2937545A1 (de) 2014-04-25 2015-10-28 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen magergasmotor und magergasmotor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH695110A5 (de) * 2001-08-06 2005-12-15 Menag Holding Ag Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
AT414265B (de) * 2004-05-21 2006-10-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Verfahren zum regeln einer brennkraftmaschine
DE102009008960B4 (de) * 2009-02-13 2012-02-02 Mwm Gmbh Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors
AT511001B1 (de) * 2011-01-18 2013-11-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg Verfahren zum betreiben einer über wenigstens zwei zylinder verfügenden brennkraftmaschine
EP2589780A1 (de) 2011-11-04 2013-05-08 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Brennstoffversorgungssystem mit Leckerkennungsmitteln
KR101695581B1 (ko) 2013-02-13 2017-01-11 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 부스터를 포함하는 내연기관

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3149839A1 (de) * 1981-12-16 1983-06-23 Motoren-Werke Mannheim AG, vorm. Benz Abt. stat. Motorenbau, 6800 Mannheim Ausregel-vorrichtung fuer einen aufgeladenen gasmotor
DE3441390A1 (de) * 1984-11-13 1986-05-15 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Verfahren zur regelung der schadstoffreduzierung bei gasmotoren
DE3720097A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-14 Daimler Benz Ag Regelung fuer einen gasmotor
DE3830687A1 (de) * 1988-09-09 1990-03-15 Man Technologie Gmbh Kalibrierverfahren fuer einen regler zur regelung des luftverhaeltnisses von gasmotoren
EP0465944B1 (de) * 1990-06-27 1995-03-15 Motoren-Werke Mannheim Aktiengesellschaft Gasmotor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3149839A1 (de) * 1981-12-16 1983-06-23 Motoren-Werke Mannheim AG, vorm. Benz Abt. stat. Motorenbau, 6800 Mannheim Ausregel-vorrichtung fuer einen aufgeladenen gasmotor
DE3441390A1 (de) * 1984-11-13 1986-05-15 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Verfahren zur regelung der schadstoffreduzierung bei gasmotoren
DE3720097A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-14 Daimler Benz Ag Regelung fuer einen gasmotor
DE3830687A1 (de) * 1988-09-09 1990-03-15 Man Technologie Gmbh Kalibrierverfahren fuer einen regler zur regelung des luftverhaeltnisses von gasmotoren
EP0465944B1 (de) * 1990-06-27 1995-03-15 Motoren-Werke Mannheim Aktiengesellschaft Gasmotor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103590917A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 Ge延巴赫两合无限公司 用于运行内燃机的方法
CN103590917B (zh) * 2012-08-17 2020-09-08 Ge延巴赫两合无限公司 用于运行内燃机的方法
DE102014005985A1 (de) 2014-04-25 2015-05-07 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen Magergasmotor und Magergasmotor
EP2937545A1 (de) 2014-04-25 2015-10-28 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen magergasmotor und magergasmotor
DE102014005986A1 (de) 2014-04-25 2015-10-29 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen Magergasmotor und Magergasmotor
DE102014005986B4 (de) 2014-04-25 2018-06-14 Mtu Friedrichshafen Gmbh Betriebsverfahren für einen Magergasmotor und Magergasmotor

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