DE4215949C1 - Fuel control system for IC engine - incorporates vapour separator and storage tank and regulating valves controlling admission of liq. petrol and vapour to manifold. - Google Patents

Fuel control system for IC engine - incorporates vapour separator and storage tank and regulating valves controlling admission of liq. petrol and vapour to manifold.

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Abstract

The control unit (17) closes the metering valve (19) and opens the control valve (18) when the rev count falls below a pre-set idling speed.It also functions when the coolant temp. equals or exceeds a pre-set hot-running temp. The control unit closes the control valve (18) and controls the opening extent of the metering valve (19) as a function of parameters as long as the rev count equals or exceeds the idling speed and as long as the coolant temp. is less than hot-running temp. USE/ADVANTAGE - IC engine fuel system. Parameter-based control metering and fuel control valve maintain instant cold-start condition and keep exhaust clean.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel supply system for a Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE-OS 41 20 279 ist ein Kraftstoffversorgungssystem bekannt, bei dem verdampftes Kraftstoffgas aus einem Kraft­ stofftank entsorgt wird. Hierzu wird das Kraftstoffgas in einer Adsorptionseinrichtung gespeichert und während des Normalbe­ triebs der Brennkraftmaschine dosiert in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine eingeleitet, wobei die Einspritzmenge an flüssigem Kraftstoff während dieser Zeit reduziert wird. Zur Erzeugung von zusätzlichem gasförmigen Kraftstoff während des Betriebs der Brennkraftmaschine sind außerdem verschiedene Verdampfer bekannt, die durch Zufuhr von thermischer Energie und/oder durch Anlegen eines Unterdruckes Kraftstoffgas erzeu­ gen.From DE-OS 41 20 279 is a fuel supply system known in the evaporated fuel gas from a single force is disposed of. For this purpose, the fuel gas is in a Adsorption device stored and during normal drive of the internal combustion engine metered into the intake line of the Internal combustion engine initiated, the injection quantity liquid fuel is reduced during this time. For Generation of additional gaseous fuel during the Operation of the internal combustion engine are also various Evaporators known by the supply of thermal energy and / or generate fuel gas by applying a negative pressure gene.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffversorgungssystem zu schaffen, mit dem unter Verwendung des üblichen flüssigen Kraftstoffes ein sicherer Kaltstart gewährleistet, die Rohemission der Brennkraftmaschine in der Warmlaufphase reduziert und der Schadstoffausstoß der Brennkraftmaschine insgesamt vermindert wird.The invention has for its object a fuel supply system to create with the using the usual liquid fuel ensures a safe cold start, the raw emission of the internal combustion engine in the warm-up phase reduced and the pollutant emissions of the internal combustion engine is reduced overall.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This task is achieved in a generic device by the characteristic features of claim 1 solved.  

Zur Reduzierung der von einer Brennkraftmaschine an die Umwelt abgegebenen Schadstoffmenge ist neben der Verbesserung der Ab­ gasnachbehandlungselemente auch eine Reduzierung der Rohemis­ sion notwendig. Vor allem während der Warmlaufphase der Brenn­ kraftmaschine, in der der Wirkungsgrad dieser Nachbehandlungs­ elemente bedingt durch die niedrige Temperatur noch gering ist, ist eine Reduzierung der Emission von gasförmigen unverbrannten Kohlenwasserstoffen und von Stickoxiden erforderlich. Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, besteht in der Verwen­ dung von niedrig siedenden Kraftstoffen. Neben einer externen Versorgung mit solchem Spezialkraftstoff, die aber sehr auf­ wendig und teuer wäre, verbleibt noch die Möglichkeit, inner­ halb des Kraftfahrzeuges leicht flüchtige Kraftstoffanteile aus den konventionellen Kraftstoffen abzuscheiden. Da diese leicht flüchtigen Kraftstoffanteile sofort nach dem Start zur Verfü­ gung stehen müssen ist es vorteilhaft, diese im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zu erzeugen und in einem Speicherbehäl­ ter zwischenzuspeichern. Zusätzlich können die beim Tanken oder im Kraftstofftank entstehenden Kraftstoffdämpfe ebenfalls in den Speicherbehälter geleitet werden.To reduce the environmental impact of an internal combustion engine emitted amount of pollutant is in addition to improving the Ab gas aftertreatment elements also a reduction in raw emissions sion necessary. Especially during the warm-up phase of the kiln engine in which the efficiency of this aftertreatment elements is still low due to the low temperature, is a reduction in the emission of gaseous unburned Hydrocarbons and nitrogen oxides required. A One way to achieve this goal is to use it low-boiling fuels. In addition to an external Supply of such special fuel, but very on would be agile and expensive, there is still the possibility of being inside easily volatile fuel components from half of the motor vehicle to separate conventional fuels. Because this is easy volatile fuel components available immediately after starting it is advantageous to use this in normal operation to generate the internal combustion engine and in a storage container caching. In addition, when refueling or Fuel vapors generated in the fuel tank are also in the storage container are directed.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die leicht flüchtigen Kraftstoffbestandteile wieder zu kondensieren und den flüssigen Kraftstoff dann über die bereits vorhandene Einspritzvorrich­ tung in die Ansaugleitung einzuspritzen. Dadurch kann auf eine zusätzliche Dosiereinrichtung für das Kraftstoffgas verzichtet werden.There is also the possibility of the volatile Condensing fuel components again and the liquid ones Fuel then through the already existing injection device injected into the suction line. This allows a additional metering device for the fuel gas is dispensed with will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is based on the drawing described in more detail. It shows

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Kraft­ stoffversorgungssystems, Fig. 1-supply system a schematic diagram of the motor according to the invention,

Fig. 2 einen Ablaufplan zur Steuerung des Steuerventils und des Dosierventils durch das Steuergerät und Fig. 2 is a flowchart for controlling the control valve and the metering valve by the control unit and

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems. Fig. 3 is a schematic view of another embodiment of the fuel supply system of the invention.

Fig. 1 zeigt einen Zylinderkopf 1 einer nicht näher darge­ stellten Brennkraftmaschine, in dem ein Kolben 2 beweglich ge­ führt ist. Zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinderkopf 1 ist ein Brennraum 3 ausgebildet, in den, gesteuert durch ein Einlaß­ ventil 4, über eine Ansaugleitung 5 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Die Ansaugluftmenge wird durch eine in der An­ saugleitung 5 angeordnete Drosselklappe 6 eingestellt. Nach der Gemischverbrennung wird das Abgas, gesteuert durch ein Auslaß­ ventil 7, über eine Abgasleitung 8 abgeführt. Fig. 1 shows a cylinder head 1 of an internal combustion engine not shown Darge, in which a piston 2 is movable GE leads. Between the piston 2 and the cylinder head 1 , a combustion chamber 3 is formed, in which, controlled by an inlet valve 4 , a fuel-air mixture is supplied via an intake line 5 . The amount of intake air is adjusted by a throttle valve 6 arranged in the intake line 5 . After the mixture combustion, the exhaust gas, controlled by an exhaust valve 7 , is discharged via an exhaust pipe 8 .

Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird flüssiger Kraft­ stoff aus einem Kraftstofftank 9 über eine Kraftstoffleitung 10 zu einem Einspritzventil 11 geführt und dosiert in die Ansaug­ leitung 5 eingespritzt. In der Kraftstoffleitung 10 ist außer­ dem ein Verdampfer 12, in dem leicht flüchtige Kraftstoffan­ teilen vom flüssigen Kraftstoff abgetrennt werden, angeordnet. Das abgetrennte Kraftstoffgas wird über eine Versorgungsleitung 13 zu einem Speicherbehälter 14 geführt und dort gespeichert. Der Speicherbehälter 14 ist außerdem über eine Entsorgungsleitung 15 mit dem Kraftstofftank 9 und über eine Leitung 16 mit der Ansaugleitung 5 der Brennkraftmaschine verbunden. Zur Steuerung des Kraftstoffversorgungssystems ist ein Steuergerät 17 vorgesehen. Das Steuergerät 17 regelt zum einen die Zufuhr von thermischer Energie und/oder den Unterdruck im Verdampfer 12 und damit die Menge des zum Speicherbehälter 14 zugeführten Kraftstoffgases. Zum anderen steuert das Steuergerät 17 über ein in der Kraftstoffleitung 10 angeordnetes Steuerventil 18 die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff zum Einspritzventil 11 und über ein in der Leitung 16 angeordnetes Dosierventil 19 die Menge des in die Ansaugleitung 5 eingeführten Kraftstoffgases.In normal operation of the internal combustion engine, liquid fuel is fed from a fuel tank 9 via a fuel line 10 to an injection valve 11 and metered into the intake line 5 . In the fuel line 10 there is also an evaporator 12 , in which volatile fuel components are separated from the liquid fuel. The separated fuel gas is fed via a supply line 13 to a storage container 14 and stored there. The storage container 14 is also connected via a disposal line 15 to the fuel tank 9 and via a line 16 to the intake line 5 of the internal combustion engine. A control unit 17 is provided to control the fuel supply system. On the one hand, the control unit 17 regulates the supply of thermal energy and / or the negative pressure in the evaporator 12 and thus the amount of the fuel gas supplied to the storage container 14 . On the other hand, the control unit 17 controls the supply of liquid fuel to the injection valve 11 via a control valve 18 arranged in the fuel line 10 and the amount of the fuel gas introduced into the intake line 5 via a metering valve 19 arranged in the line 16 .

In Fig. 2 ist dargestellt, wie das Steuergerät 17 das Steuer­ ventil 18 und das Dosierventil 19 in Abhängigkeit von Be­ triebsparametern ansteuert. Nach dem Start der Brennkraftma­ schine ist das Steuerventil 18 geöffnet und das Dosierventil 19 geschlossen. In Block 20 wird nun als erstes geprüft, ob die Motordrehzahl n kleiner als eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl nL ist. Ist dies der Fall, so wird über Block 21 zurück zum Start gesprungen. Ist dagegen in Block 20 die Startphase been­ det und die Leerlaufdrehzahl nL erreicht, so wird in Block 22 überprüft, ob die Kühlmitteltemperatur T gleich oder größer als eine vorgegebene Warmlauftemperatur TW ist. Ist dies der Fall, so wird ebenfalls über Block 21 zurück zum Start gesprungen. Ist dagegen die Kühlmitteltemperatur T kleiner als die Warm­ lauftemperatur TW, so wird in Block 23 das Steuerventil 18 ge­ schlossen, das Dosierventil 19 geöffnet und anschließend zum Start zurückgesprungen. Dieser Zustand bleibt solange erhalten, bis in Block 23 die Kühlmitteltemperatur T den Warmlaufwert TW erreicht und somit zum Block 21 verzweigt wird, wo das Steuer­ ventil 18 wieder geöffnet und das Dosierventil 19 wieder ge­ schlossen wird.In Fig. 2 it is shown how the control unit 17 controls the control valve 18 and the metering valve 19 as a function of loading operating parameters. After the start of the internal combustion engine, the control valve 18 is open and the metering valve 19 is closed. In block 20 it is first checked whether the engine speed n is less than a predetermined idling speed n L. If this is the case, then jump back to the start via block 21 . If, on the other hand, the start phase has ended in block 20 and the idling speed n L has been reached, it is checked in block 22 whether the coolant temperature T is equal to or greater than a predetermined warm-up temperature T W. If this is the case, then jump back to the start via block 21 . However, if the coolant temperature T is lower than the warm-up temperature T W , the control valve 18 is closed in block 23 , the metering valve 19 is opened and then jumped back to the start. This state remains until the coolant temperature T reaches the warm-up value T W in block 23 and thus branches to block 21 , where the control valve 18 is opened again and the metering valve 19 is closed again.

Dies bedeutet, daß die Brennkraftmaschine nach dem Start zum sicheren Hochlaufen auf die Leerlaufdrehzahl nL mit flüssigem Kraftstoff betrieben wird. Außerdem wird die Brennkraftmaschine auch bei Erreichen oder Überschreiten der Warmlauftemperatur TW, also auch bei einem Heißstart, mit flüssigem Kraftstoff betrieben. Der Betrieb mit dem Kraftstoffgas aus dem Speicher­ behälter 14 erfolgt somit nur während der Warmlaufphase, das heißt nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl nL, aber unterhalb der Warmlauftemperatur TW. Hierzu wird das Steuerventil 18 geschlossen und somit die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff zum Einspritzventil 11 unterbrochen. Gleichzeitig wird das Dosier­ ventil 19 soweit geöffnet, daß ein vorgegebenes Kraftstoff- Luft-Verhältnis erreicht wird.This means that the internal combustion engine is operated with liquid fuel after starting to safely ramp up to idling speed n L. In addition, the internal combustion engine is operated with liquid fuel even when the warm-up temperature T W is reached or exceeded , that is to say also during a hot start. The operation with the fuel gas from the storage container 14 thus takes place only during the warm-up phase, that is, after reaching the idling speed n L , but below the warm-up temperature T W. For this purpose, the control valve 18 is closed and thus the supply of liquid fuel to the injection valve 11 is interrupted. At the same time, the metering valve 19 is opened so far that a predetermined air-fuel ratio is reached.

In Fig. 3 sind gleiche Teile gegenüber Fig. 1 mit gleichen Be­ zugsziffern gekennzeichnet. Im Unterschied zu Fig. 1 ist im Speicherbehälter 14 eine Einrichtung 24 zur Kondensation der gasförmigen und leicht flüchtigen Kraftstoffbestandteile inte­ griert. Der in der Kondensationseinrichtung 24 gesammelte Kraftstoff wird dann über die Leitung 16 und das Dosierventil 19 zum Einspritzventil 11 geführt und in die Ansaugleitung 5 eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt somit bei al­ len Betriebsbedingungen auf bekannte Weise durch das Ein­ spritzventil 11. Nur die Versorgung des Einspritzventils 11 mit niedrig siedendem oder höher siedendem, flüssigen Kraftstoff wird in Abhängigkeit von Betriebsparametern vom Steuergerät 17 durch Verstellen des Steuerventils 18 und des Dosierventils 19 gesteuert. Zur Vereinfachung der Anordnung ist es jedoch auch denkbar, die Versorgung des Einspritzventils 11 mit geeignetem Kraftstoff durch ein gemeinsames Mehrwegventil, das vom Steu­ ergerät 17 angesteuert wird, zu steuern. Die Verwendung von zwei flüssigen Kraftstoffkomponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten bietet gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel den Vorteil, daß auf eine zusätzliche Dosiereinrichtung für gasförmigen Kraftstoff verzichtet werden kann.In Fig. 3, the same parts as in Fig. 1 are identified by the same reference numerals. In contrast to Fig. 1, a device 24 for condensing the gaseous and volatile fuel components is inte grated in the storage container 14 . The fuel collected in the condensation device 24 is then led via the line 16 and the metering valve 19 to the injection valve 11 and injected into the intake line 5 . The fuel injection thus takes place in al known operating conditions in a known manner by an injection valve 11 . Only the supply of the injection valve 11 with low-boiling or higher-boiling liquid fuel is controlled by the control unit 17 by adjusting the control valve 18 and the metering valve 19 as a function of operating parameters. To simplify the arrangement, however, it is also conceivable to control the supply of the injection valve 11 with suitable fuel by means of a common multi-way valve which is controlled by the control device 17 . The use of two liquid fuel components with different boiling points offers the advantage over the first exemplary embodiment that an additional metering device for gaseous fuel can be dispensed with.

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann durch die Verringerung und die zeitliche Umverteilung der Rohemission eine Reduzierung der insgesamt an die Umwelt abgegebenen Schadstoffe bewirkt werden. Während der Warmlaufphase, wo die Abgasnachbehand­ lungselemente noch unzureichend arbeiten, werden die leicht flüchtigen Kraftstoffanteile verbrannt und somit eine geringere Rohemission abgegeben. Insbesondere die Kohlenwasserstoff- und die Stickoxid-Emissionen können hierdurch beträchtlich verrin­ gert werden. Die beim Verdampfen zurückbleibenden schwerer flüchtigen Kraftstoffanteile werden dann im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine verbrannt. Dabei entsteht zwar im Vergleich zum konventionellen Kraftstoff eine leicht erhöhte Rohemission. Diese kann aber durch die Abgasnachbehandlungselemente, die unter den im Normalbetrieb herrschenden Temperaturen optimal arbeiten, wieder reduziert werden, so daß insgesamt ein deut­ lich geringerer Schadstoffausstoß zu erwarten ist. Außerdem können auch alle beim Tanken oder im Kraftstofftank 9 selbst entstehenden Kraftstoffdämpfe in den Speicherbehälter 14 ge­ leitet werden, so daß eine separate Entsorgungseinrichtung für die Kraftstoffdämpfe entfällt.In both exemplary embodiments, the reduction and the redistribution of raw emissions over time can result in a reduction in the total amount of pollutants released to the environment. During the warm-up phase, where the exhaust aftertreatment elements still work insufficiently, the volatile fuel components are burned and thus a lower raw emission is emitted. In particular, this can considerably reduce hydrocarbon and nitrogen oxide emissions. The more volatile fuel components remaining during evaporation are then burned during normal operation of the internal combustion engine. This results in a slightly higher raw emission compared to conventional fuel. However, this can be reduced again by the exhaust gas aftertreatment elements, which work optimally under the temperatures prevailing in normal operation, so that overall a significantly lower pollutant emission is to be expected. In addition, all fuel vapors generated during refueling or in the fuel tank 9 can be conducted into the storage container 14 , so that a separate disposal device for the fuel vapors is not required.

Claims (7)

1. Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstofftank, der flüssigen Kraftstoff enthält, einer Kraftstoffleitung, die den Kraftstofftank mit einer Einspritz­ vorrichtung verbindet und in der ein Steuerventil angeordnet ist, einer Leitung, die einen Speicherbehälter für gasförmige Kraftstoffanteile mit einer Ansaugleitung der Brennkraftma­ schine verbindet und in der ein Dosierventil angeordnet ist, und einem Steuergerät, das das Dosierventil und das Steuerven­ til in Abhängigkeit von Betriebsparametern ansteuert, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Steuergerät (17) das Dosierventil (19) schließt und das Steuerventil (18) öffnet, wenn die Motordrehzahl (n) kleiner als eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl (nL) ist oder wenn die Kühlmitteltemperatur (T) gleich oder größer als eine vorgegebene Warmlauftemperatur (TW) ist, und
  • - daß das Steuergerät (17) das Steuerventil (18) schließt und den Öffnungsgrad des Dosierventils (19) in Abhängigkeit von Betriebsparametern steuert, solange die Motordrehzahl (n) gleich oder größer als die Leerlaufdrehzahl (nL) und die Kühlmitteltemperatur (T) niedriger als die Warmlauftemperatur (TW) ist.
1. Fuel supply system for an internal combustion engine with a fuel tank that contains liquid fuel, a fuel line that connects the fuel tank with an injection device and in which a control valve is arranged, a line that connects a storage tank for gaseous fuel components with an intake line of the internal combustion engine and in which a metering valve is arranged, and a control unit which controls the metering valve and the control valve in dependence on operating parameters, characterized in that
  • - That the control unit ( 17 ) closes the metering valve ( 19 ) and the control valve ( 18 ) opens when the engine speed (n) is less than a predetermined idling speed (n L ) or when the coolant temperature (T) is equal to or greater than a predetermined Warm-up temperature (T W ), and
  • - That the control unit ( 17 ) closes the control valve ( 18 ) and controls the opening degree of the metering valve ( 19 ) as a function of operating parameters, as long as the engine speed (n) is equal to or greater than the idling speed (n L ) and the coolant temperature (T) lower than the warm-up temperature (T W ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftstoffleitung (10) ein Verdampfer (12), der mit dem Speicherbehälter (14) über eine Versorgungsleitung (13) in Verbindung steht, angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that in the fuel line ( 10 ), an evaporator ( 12 ) which is connected to the storage container ( 14 ) via a supply line ( 13 ) is arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des vom Verdampfer (12) erzeugten Kraftstoffgases durch Zufuhr von thermischer Energie und/oder Druckabsenkung vom Steuergerät (17) gesteuert wird.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the amount of fuel gas generated by the evaporator ( 12 ) is controlled by the supply of thermal energy and / or pressure reduction by the control unit ( 17 ). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (14) über eine Entsorgungsleitung (15) mit dem Kraftstofftank (9) in Verbindung steht.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the storage container ( 14 ) via a disposal line ( 15 ) with the fuel tank ( 9 ) is in communication. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (24) zur Kondensation der gasförmigen Kraftstoffanteile vorgesehen ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a device ( 24 ) for condensing the gaseous fuel components is provided. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (24) in den Speicherbehälter (14) integriert ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the condensation device ( 24 ) in the storage container ( 14 ) is integrated. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kondensierte Kraftstoff aus der Kondensationseinrich­ tung (24) über die Leitung (16) zum Einspritzventil (11) ge­ leitet wird.7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the condensed fuel from the condensation device ( 24 ) via the line ( 16 ) to the injection valve ( 11 ) is passed ge.
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