DE102018222128A1 - Kraftstoffdosiersystem zur dosierten Abgabe von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff - Google Patents

Kraftstoffdosiersystem zur dosierten Abgabe von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff Download PDF

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Abstract

Kraftstoffdosiersystem zur dosierten Abgabe von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff, mit einem Gasrail (12), das mit verdichtetem gasförmigen Kraftstoff befüllt werden kann, und mit einem Kraftstoffrail (15), das mit verdichtetem, flüssigem Kraftstoff befüllbar ist. Ein Kraftstoffinjektor (20) ist mit dem Gasrail (12) und dem Kraftstoffrail (15) verbunden, wobei der Kraftstoffinjektor (20) gasförmigen und flüssigen Kraftstoff dosiert abgegeben kann. Das Gasrail (12) ist mit einem Gasvolumen (40) eines Zwischenspeichers (30) verbindbar, wobei der Zwischenspeicher (30) einen beweglichen Druckkolben (41) umfasst, der das Gasvolumen (40) begrenzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffdosiersystem zur dosierten Abgabe von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff, wie es beispielsweise Verwendung findet, um gasförmigen und flüssigen Kraftstoff unter einem hohen Druck in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzudosieren.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Brennkraftmaschinen bekannt, die sowohl mit flüssigem als auch mit gasförmigem Kraftstoff betrieben werden können. Es sind auch Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Hauptverbrennungsenergie durch einen gasförmigen Kraftstoff zugeführt wird, jedoch wird flüssiger Kraftstoff zur Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Brennraum eingesetzt. Dabei wird beispielsweise Dieselkraftstoff unter hohem Druck eingespritzt, um eine Zündflamme zu erzeugen, die den gleichfalls zugeführten gasförmigen Kraftstoff zündet und damit verbrennt. Dabei kommen häufig Injektoren zum Einsatz, die beide Kraftstoffe eindosieren können.
  • Aufgrund von Leckagen innerhalb des Injektors oder der sonstigen Einspritzeinrichtung muss stets ein gewisses Druckverhältnis zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Kraftstoff vorhanden sein, da ansonsten gasförmiger Kraftstoff in den flüssigen Kraftstoff gelangen kann, was die Funktion des Kraftstoffdosiersystems beeinträchtigen kann. Dazu ist aus der DE 10 2016 207 743 A1 ein Gasdruckregler bekannt, der dazu ausgebildet ist, den Druck des gasförmigen Kraftstoffs stets etwas niedriger zu halten als den Druck des flüssigen Kraftstoffs, um Leckagen vom gasförmigen Kraftstoff in den flüssigen Kraftstoff zu unterbinden. Dazu ist ein beweglicher Kolben vorgesehen, der verschiedene Druckflächen aufweist und so zu dem gewünschten Druckverhältnis führt.
  • Die beschriebenen Kraftstoffdosiersysteme verwenden meist kryogenen Kraftstoff, der unter einer niedrigen Temperatur im Gastank vorgehalten wird. Dieser wird dort entnommen, verdampft, durch eine Hochdruckpumpe verdichtet und schließlich einem Gasrail zugeführt, über das der gasförmige Kraftstoff auf die einzelnen Injektoren verteilt wird. Soll der Gasdruck im Gasrail abgesenkt werden, weil sich auch der flüssige Kraftstoffdruck geändert hat, so muss gasförmiger Kraftstoff rasch aus dem Gasrail entfernt werden. Eine Zurückleitung in den Gastank ist zwar möglich, jedoch bedeutet dies einen relativ großen Wärmeeintrag, der im kryogenen, gasförmigen Kraftstoff unerwünscht und nur begrenzt möglich ist. Eine weitere Möglichkeit ist, den gasförmigen Kraftstoff außerhalb des Brennraums abzubrennen oder unverbrannt in die Umwelt abzublasen, was jedoch beides aus Umweltschutzgründen und aus Gründen des Kraftstoffverbrauchs unerwünscht ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffdosiersystem zur dosierten Abgabe von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff ist dazu ausgebildet, eine Druckregelung im Gasrail des Kraftstoffdosiersystems zu ermöglichen bei einer Minimierung des gasförmigen Kraftstoffs, der entweder zurück in den Gastank oder in die Umwelt abgelassen werden muss. Dadurch wird einerseits die Umweltverträglichkeit des Kraftstoffdosiersystems und damit der Brennkraftmaschine erhöht und zum anderen der Kraftstoffverbrauch minimiert. Dazu weist das Kraftstoffdosiersystem ein Gasrail auf, das mit verdichtetem gasförmigem Kraftstoff befüllbar ist, und ein Kraftstoffrail, das mit verdichtetem flüssigen Kraftstoff befüllbar ist. Weiter umfasst das Kraftstoffdosiersystem einen Kraftstoffinjektor, der mit dem Gasrail und dem Kraftstoffrail verbunden ist und über den gasförmiger und flüssiger Kraftstoff dosiert abgegeben werden kann. Das Gasrail ist mit einem Gasvolumen eines Zwischenspeichers verbindbar, wobei der Zwischenspeicher einen beweglichen Druckkolben umfasst, der das Gasvolumen begrenzt.
  • Das Gasrail ist mit einem variablen Gasvolumen verbunden, das über die Stellung des beweglichen Druckkolbens seine Größe ändern kann. Dadurch ist das Gasvolumen des Zwischenspeichers in der Lage, Gas aus dem Gasrail aufzunehmen und den Druck damit im Gasrail zu vermindern. Gasförmiger Kraftstoff, der im Gasrail nicht benötigt wird, kann so zur Minderung des Drucks im Gasrail im Zwischenspeicher zwischengespeichert werden und bei Bedarf wieder zurück in das Gasrail geleitet werden. Nicht benötigter, gasförmiger Kraftstoff muss so nicht zurück in den Tank geleitet oder in die Umwelt abgeblasen werden.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gasvolumen über ein Absteuerventil mit dem Gastank verbindbar. Da das Gasvolumen nur ein begrenztes Volumen hat, muss bei Überschreiten einer gewissen Menge bzw. Überschreiten eines Grenzdrucks das überschüssige Gas - trotz der damit verbundenen Nachteile - in einen Gastank ableitbar sein, was über das Absteuerventil ermöglicht wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung begrenzt der Druckkolben mit seiner dem Gasvolumen abgewandten Stirnseite ein mit flüssigem Kraftstoff befüllbares Flüssigvolumen. Über den Druck im Flüssigvolumen kann so der Druckkolben bewegt werden, um das Gas im Gasvolumen zurück in das Gasrail zu fördern.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Druckkolben von einer Feder in Richtung des Gasvolumens mit einer Kraft beaufschlagt. Dies erlaubt einen höheren Druck im Gasvolumen und damit einen entsprechend höheren Druck im Gasrail, der mit dem zurückgepumpten Gas erreicht werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gasvolumen über ein Druckabbauventil mit dem Gasrail verbindbar. Über das Druckabbauventil kann eingestellt werden, wann Gas aus dem Gasrail in das Gasvolumen strömen soll oder aus dem Gasvolumen zurück in das Gasrail, um die optimale Versorgung des Gasrails sicherzustellen. Dabei ist das Druckabbauventil in vorteilhafter Weise Teil eines Druckreglers, der das Druckabbauventil umfasst und der mit dem Gasrail und dem Kraftstoffrail verbunden ist. Auf diese Weise kann der Druckregler einen Druck im Gasrail einstellen, der etwas niedriger ist als im Kraftstoffrail oder auch ein anderes Verhältnis zum Druck im Kraftstoffrail aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Druckregler einen mit flüssigem Kraftstoff befüllbaren Steuerraum auf, der über eine Zulaufdrossel mit dem Kraftstoffrail verbunden ist. Damit kann der Druck im Steuerraum über die Verbindung mit dem Kraftstoffrail erhöht werden auf maximal den Druck, der auch im Kraftstoffrail verbunden ist. In vorteilhafter Weise wird dabei der Druck im Steuerraum dazu verwendet, das Druckabbauventil abhängig von diesem Druck zu schalten. Damit genügt es, den Druck im Steuerraum einzustellen und so indirekt das Druckabbauventil zu betätigen, das dann zum gewünschten Gasdruck im Gasrail führt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Druckregler ein Drucksteuerventil, über das der Steuerraum mit dem Flüssigkraftstofftank verbindbar ist. Damit kann über das Drucksteuerventil und die Zulaufdrossel in einfacher Weise der Druck im Steuerraum eingestellt werden und damit der gewünschte Druck im Steuerraum, der dazu verwendbar ist, um das Druckabbauventil zu betätigen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Druckregler ein Gaseinlassventil, über das das Gasrail mit verdichtetem gasförmigem Kraftstoff befüllbar ist. Dabei ist in vorteilhafter Weise das Gaseinlassventil mit dem Druckabbauventil gekoppelt, so dass beide Ventile gleichzeitig schalten und damit beide über den Druck im Steuerraum schaltbar sind.
  • Figurenliste
  • In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffdosiersystems dargestellt. Es zeigt:
    • 1 einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Kraftstoffdosiersystems,
    • 2 eine Detailansicht des Zwischenspeichers,
    • 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zwischenspeichers und
    • 4 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kraftstoffdosiersystems, wobei hier nur der Gasdruckregler und er Zwischenspeicher dargestellt sind.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffdosiersystem schematisch dargestellt. Das Kraftstoffdosiersystem umfasst einen Gastank 1, in dem gasförmiger Kraftstoff, vorzugsweise kryogener, also verflüssigter, gasförmiger Kraftstoff, vorgehalten wird. Der gasförmige Kraftstoff wird über eine Gasleitung 2 einer Gashochdruckpumpe 3 zugeführt, die den gasförmigen Kraftstoff verdichtet und einem Pufferspeicher 5 zuführt, wo der gasförmige Kraftstoff unter einem erhöhten Druck gespeichert wird. Über eine Druckleitung 6 ist der Pufferspeicher 5 mit einem Gasdruckregler 10 verbunden, dessen Funktion später näher erläutert wird. Der Gasdruckregler 10 ist über eine Gasdruckleitung 11 mit einem Gasrail 12 verbunden, das mit gasförmigem Kraftstoff befüllbar ist, wobei der Druck im Gasrail 12 in der Regel niedriger ist als im Pufferspeicher 5. Vom Gasrail 12 gehen mehrere Anschlussleitungen 13 aus, über die das Gasrail 12 mit mehreren Injektor 20 verbunden ist, von denen der Übersichtlichkeit halber in 1 nur ein Injektor 20 dargestellt und entsprechend auch nur eine Anschlussleitung 13 vollständig gezeichnet ist.
  • Der flüssige Kraftstoff wird in einem Flüssigkraftstofftank 25 vorgehalten. Der flüssige Kraftstoff wird über eine Leitung 26 einer Kraftstoffhochdruckpumpe 27 zugeführt, die den flüssigen Kraftstoff verdichtet und über eine Hochdruckleitung 28 einem Kraftstoffrail 15 zuführt, wo der verdichtete flüssige Kraftstoff vorgehalten wird. Vom Kraftstoffrail 15 gehen analog zum Gasrail 12 mehrere Anschlussleitungen 16 aus, über die das Kraftstoffrail 15 mit den Injektoren 20 verbunden ist. Auch hier ist nur eine der Anschlussleitungen 16 vollständig, d.h. in Verbindung mit dem einzigen, dargestellten Injektor 20 gezeichnet. Der Injektor 20 ist dazu ausgebildet, sowohl gasförmigen, als auch flüssigen Kraftstoff beispielsweise in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzudosieren. Der Injektor 20 kann dazu - gesteuert über elektrische Ventile - Gasstrahlen 21 und Flüssigkraftstoffstrahlen 22 erzeugen. Die Flüssigkraftstoffstrahlen 22 dienen der Zündung des Luftkraftstoffgemisches im Brennraum einer Brennkraftmaschine, während die Gasstrahlen 21 den Hauptteil der Verbrennungsenergie liefern und über den Flüssigkraftstoffstrahl 22 gezündet werden.
  • Der Gasdruckregler 20 umfasst ein Gaseinlassventil 32, über das die Druckleitung 6 mit der Gasleitung 11 verbindbar ist. Das Gaseinlassventil 32 ist hierbei als 2/2-Ventil ausgebildet, so dass die Verbindung des Pufferspeichers 5 zum Gasrail 12 unterbrochen oder geöffnet werden kann. Weiterhin umfasst der Gasdruckregler 10 ein Druckabbauventil 35, das ebenfalls als 2/2-Ventil ausgebildet ist. In seiner ersten Schaltstellung, die in der 1 dargestellt ist, verbindet das Druckabbauventil 35 das Gasrail 12 mit einem Zwischenspeicher 30. In seiner zweiten Schaltstellung wird diese, in beide Richtungen offene Verbindung unterbrochen, so dass nur noch ein Gasfluss vom Zwischenspeicher 30 in das Gasrail 12 möglich ist.
  • Zur Steuerung des Druckabbauventils 35 und des Gaseinlassventils 32 dient ein Druckraum 33, der im Gasdruckregler 10 ausgebildet ist. Der Steuerraum 33 wirkt auf beide Ventile 32, 35, so dass oberhalb eines gewissen Drucks das Gaseinlassventil 32 öffnet und damit die Verbindung vom Pufferspeicher 5 zum Gasrail 12 öffnet, während unterhalb eines gewissen Drucks im Steuerraum 33 das Gaseinlassventil schließt. Ebenso ist das Druckabbauventil 35 bei einem niedrigen Druck im Steuerraum 33 in seiner ersten, in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung, während bei einem erhöhten Druck im Steuerraum 33 die zweite Schaltstellung aktiviert wird. Der Steuerraum 33 ist über eine Zulaufdrossel 38 mit dem Kraftstoffrail 15 verbunden und über ein elektrisch steuerbares Drucksteuerventil 36 mit dem Kraftstofftank 25. Auf diese Weise kann der Druck im Steuerraum 33 über das Drucksteuerventil 36 eingestellt werden, d.h. bei offenem Drucksteuerventil 36 sinkt der Druck im Steuerraum 33, während bei geschlossenem Drucksteuerventil 36 der Druck im Steuerraum 33 über die Zulaufdrossel 38 mit einer gewissen Zeitverzögerung auf den Druck im Kraftstoffrail 15 ansteigt.
  • Der Zwischenspeicher 30 umfasst ein Gasvolumen 40, das mit dem Druckabbauventil 35 verbunden ist. Das Gasvolumen 40 wird dabei von einem längsbeweglichen Druckkolben 41 begrenzt, der auf der dem Gasvolumen 40 gegenüberliegenden Seite ein Flüssigvolumen 42 begrenzt, in dem auch eine Feder 44 unter Druckvorspannung angeordnet ist. Je nach Stellung des Druckkolbens 41 vergrößert oder verkleinert sich somit das Gasvolumen 40 und entsprechend konträr dazu das Flüssigvolumen 42. Das Gasvolumen 40 ist weiterhin über ein Absteuerventil 43 mit dem Gastank 41 verbindbar, wobei das Absteuerventil 33 elektrisch gesteuert wird.
  • Das Flüssigvolumen 42 ist über eine Drosselverbindung 46 mit dem Steuerraum 33 verbunden. Darüber hinaus ist ein Rückschlagventil 45 vorgesehen, das parallel zur Drosselverbindung 46 angeordnet ist und über das flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigvolumen 42 rasch in den Steuerraum 33 abfließen kann.
  • Die Funktionsweise des Kraftstoffdosiersystems und insbesondere des Gasdruckreglers 10 ist wie folgt: Soll der Druck im Gasrail 12 erhöht werden, so wird das Drucksteuerventil 36 geschlossen. Über die Zulaufdrossel 38 steigt der Druck im Steuerraum 33 an und drückt dadurch das Gaseinlassventil 32 in seine Öffnungsstellung, so dass der Pufferspeicher 5 mit dem Gasrail 12 verbunden wird und das Gasrail 12 rasch wieder mit Gas befüllt wird. Gleichzeitig wird durch den Druck im Steuerraum 33 das Druckabbauventil 35 in seine zweite Schaltstellung gefahren, in der die Verbindung zum Gasvolumen 40 unterbrochen wird, so dass in dieser Strömungsrichtung keine Verbindung mehr zwischen dem Gasrail 12 und dem Gasvolumen 40 besteht. Damit steigt der Druck im Gasrail 12 an, so lange, bis der gewünschte Druck erreicht ist. Ist der gewünschte Druck im Gasrail 12 erreicht, so schließt das Gaseinlassventil 32 über die Druckbeaufschlagung mit gasförmigem Kraftstoff selbständig und unterbricht damit die Gasversorgung aus dem Pufferspeicher 5.
  • Um auch das Gas aus dem Zwischenspeicher 30 in das Gasrail 12 zu fördern, ist der Steuerraum 33 über eine Drossel 46 mit dem Flüssigvolumen 42 verbunden, so dass der Druck im Flüssigvolumen 42 verzögert ansteigt. Ist die Kraft auf den Druckkolben 42, die sich aus dem hydraulischen Druck im Flüssigvolumen 42 und der Kraft der Feder 44 zusammensetzt, größer als die Kraft durch den Druck im Gasvolumen 40, so wird das Gas aus dem Gasvolumen 40 zurück in das Gasrail 12 gedrückt. Das Rückschlagventil im Druckabbauventil 35 ermöglicht diese Strömungsrichtung in seiner zweiten Schaltstellung. Damit kann der im Zwischenspeicher 30 vorgehaltene gasförmige Kraftstoff wiederverwendet werden und muss nicht anderweitig abgeführt werden.
  • Ist der Druck im Gasrail 12 zu hoch, beispielsweise weil das Kraftstoffrail 15 einen niedrigeren Druck aufweist als im Gasrail 12, so wird der Druck im Steuerraum 33 abgesenkt. Dazu wird das Drucksteuerventil 36 geöffnet und der flüssige Kraftstoff aus dem Steuerraum 33 in den Kraftstofftank 25 abgeleitet. Der nachströmende Kraftstoff über die Zulaufdrossel 38 verhindert dabei nicht den Druckabfall im Druckraum 33. Durch den abfallenden Druck im Steuerraum 33 schließt zum einen das Gaseinlassventil 32 und zum anderen öffnet das Druckabbauventil 35 und geht in seine erste Schaltstellung über, wie in 1 dargestellt, so dass gasförmiger Kraftstoff aus dem Gasrail 12 in das Gasvolumen 40 des Zwischenspeichers 30 strömt. Da der Druck im Steuerraum 33 gering ist, öffnet das Rückschlagventil 45, so dass flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigvolumen 42 rasch in den Steuerraum 33 abfließen kann und von dort in den Tank 25. Damit bewegt sich der Kolben 41 in das Flüssigvolumen 42 hinein und vergrößert das Gasvolumen 40, so dass der Zwischenspeicher 30 Gas aus dem Gasrail 12 aufnehmen kann. Damit wird der Druck im Gasrail 12 abgesenkt, ohne dass in den Gastank 1 gasförmiger Kraftstoff eingeleitet werden muss.
  • Hat sich der Druck im Gasrail 12 an den geänderten Druck im Kraftstoffrail 15 angepasst, so wird das Drucksteuerventil 36 wieder geschlossen. Über den Druck im Steuerraum 33 nimmt dann das Druckabbauventil 35 wieder seine zweite Schaltstellung ein und der gewünschte Gasdruck im Gasrail 12 wird über das Gaseinlassventil 32 aufrecht erhalten, da beim Betrieb der Brennkraftmaschine stetig Gas aus dem Gasrail 12 über die Injektoren 20 entnommen wird.
  • Falls das Gasvolumens 40 erschöpft ist und der Zwischenspeicher 30 keinen neuen gasförmigen Kraftstoff mehr aufnehmen kann oder der Druck im Gasvolumen 40 einen zulässigen Wert übersteigt, so kann das Absteuerventil 43 geöffnet werden, um gasförmigen Kraftstoff in den Gastank 1 abzusteuern. Dies ist jedoch nur relativ selten notwendig, da der Zwischenspeicher 30 die nicht benötigte Gasmenge weitgehend aufnehmen kann und bei Bedarf wieder zurück in das Gasrail 12 fördert.
  • Um das Gas aus dem Gasvolumen des Zwischenspeichers 33 wieder zurück in das Gasrail 12 zu fördern, muss eine erhöhte Kraft auf den Druckkolben 41 einwirken. Dies kann durch die Verwendung der Feder 44 geschehen, wie in 2 nochmals vergrößert dargestellt, oder über ein entsprechendes Flächenverhältnis am Druckkolben 41, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der 3 als Stufenkolben ausgebildet ist. Dabei wird die Stufe über einen Ringraum 47 gebildet, der beispielsweise mit dem Kraftstofftank 25 verbunden und damit drucklos ist. Durch den Druck im Flüssigvolumen 42 kann so eine größere Kraft aufgewandt werden, als durch einen gleich hohen Druck im Gasvolumen 40, so dass der Druckkolben 41 das Gas aus dem Gasvolumen 40 zurück in das Gasrail 12 drücken kann.
  • In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckreglers 10 und des Zwischenspeichers 30 dargestellt. Der Aufbau des Zwischenspeichers 30 ist hierbei identisch zu dem in 1 gezeigten, wobei jedoch das Gasvolumen hier auf der oberen Seite des Druckkolbens 41 dargestellt ist. Das Druckabbauventil 35 wird hier nach wie vor durch den Druck im Steuerraum 33 gesteuert, jedoch wird das Gaseinlassventil 32 nicht direkt über den Druck des Steuerraums 33 beaufschlagt, sondern ist mit dem Druckabbauventil 35 über eine mechanische Kopplung 37 verbunden. Damit schaltet das Druckabbauventil 35, wenn es in seine zweite Schaltstellung fährt, auch das Gaseinlassventil 32, so dass sichergestellt ist, dass das Gaseinlassventil 32 immer dann geschlossen ist, wenn die Verbindung vom Gasrail 12 zum Zwischenspeicher 30 geöffnet ist und umgekehrt das Einlassventil 32 geöffnet, wenn die Verbindung des Gasrail 12 mit dem Gasvolumen 42 über das Druckabbauventil 35 geschlossen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016207743 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Kraftstoffdosiersystem zur dosierten Abgabe von gasförmigem und flüssigem Kraftstoff, mit einem Gasrail (12), das mit verdichtetem gasförmigen Kraftstoff befüllt werden, und mit einem Kraftstoffrail (15), das mit verdichtetem, flüssigem Kraftstoff befüllbar ist, und mit einem Kraftstoffinjektor (20), der mit dem Gasrail (12) und dem Kraftstoffrail (15) verbunden ist und über den gasförmiger und flüssiger Kraftstoff dosiert abgegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass dass das Gasrail (12) mit einem Gasvolumen (40) eines Zwischenspeichers (30) verbindbar ist, wobei der Zwischenspeicher (30) einen beweglichen Druckkolben (41) umfasst, der das Gasvolumen (40) begrenzt.
  2. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasvolumen (40) über ein Absteuerventil (43) mit einem Gastank (1) verbindbar ist.
  3. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (41) mit seiner dem Gasvolumen (40) abgewandten Stirnseite ein mit flüssigem Kraftstoff befüllbares Flüssigvolumen (42) begrenzt.
  4. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (41) von einer Feder (44) in Richtung des Gasvolumens (40) mit einer Kraft beaufschlagt ist.
  5. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasvolumen (40) über ein Druckabbauventil (35) mit dem Gasrail (12) verbindbar ist.
  6. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabbauventil (35) Teil eines Druckreglers (10) ist, der das Druckabbauventil (35) umfasst und der mit dem Gasrail (12) und dem Kraftstoffrail (15) verbunden ist.
  7. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10) einen mit flüssigem Kraftstoff befüllbaren Steuerraum (33) umfasst, der über eine Zulaufdrossel (38) mit dem Kraftstoffrail (15) verbunden ist.
  8. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das das Druckabbauventil (35) abhängig vom Druck im Steuerraum (33) schaltbar ist.
  9. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10) ein Drucksteuerventil (36) umfasst, über das der Steuerraum (33) mit dem Flüssigkraftstofftank (25) verbindbar ist.
  10. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (33) über ein Absteuerventil (36) mit dem Flüssigkraftstofftank (25) verbindbar ist.
  11. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (10) ein Gaseinlassventil (32) umfasst, über das das Gasrail (12) mit verdichtetem gasförmigem Kraftstoff befüllbar ist.
  12. Kraftstoffdosiersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinlassventil (32) mit dem Druckabbauventil (35) gekoppelt ist, sodass beide Ventile (32; 35) gleichzeitig schalten.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207743A1 (de) 2016-05-04 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Zumessung eines gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2532775C (en) * 2006-01-31 2008-04-15 Westport Research Inc. Method and apparatus for delivering two fuels to a direct injection internal combustion engine
DE102010043112B4 (de) * 2010-10-29 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
DE102011088797A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffsystem
US9234472B2 (en) * 2012-08-08 2016-01-12 Caterpillar Inc. Dual fuel engine and evaporated natural gas system
CA3016813A1 (en) * 2016-03-07 2017-09-14 Westport Power Inc. Pressure regulating modules with controlled leak paths
DE102017205916A1 (de) * 2017-04-06 2018-10-11 Robert Bosch Gmbh Kraftstofffördereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, sowie ein Verfahren zur Förderung von Kraftstoff in einer Kraftstofffördereinrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207743A1 (de) 2016-05-04 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Zumessung eines gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor

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