EP3411583A1 - Verfahren zum betreiben eines kraftstoffversorgungssystems sowie kraftstoffversorgungssystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines kraftstoffversorgungssystems sowie kraftstoffversorgungssystem

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EP3411583A1
EP3411583A1 EP17700027.0A EP17700027A EP3411583A1 EP 3411583 A1 EP3411583 A1 EP 3411583A1 EP 17700027 A EP17700027 A EP 17700027A EP 3411583 A1 EP3411583 A1 EP 3411583A1
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EP
European Patent Office
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pressure
valve
fuel
storage line
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17700027.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kellner
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel supply system having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel supply system, which serves to supply an internal combustion engine with a gaseous and a liquid fuel. The fuel supply system is particularly suitable for carrying out the proposed method.
  • the gaseous fuel is, in particular, natural gas (NG, ie "natural gas”)
  • NG natural gas
  • Natural gas is gaseous at normal temperatures, even under high pressure (CNG, ie "compressed natural gas”).
  • CNG compressed natural gas
  • Einblas- or injectors are required, which differ from those for the direct injection of gasoline or diesel fuel.
  • LNG liquefied natural gas
  • gaseous natural gas As liquefied natural gas (LNG) has a much lower volume than gaseous natural gas, it is usually stored in liquid form for mobile applications. For this purpose, the natural gas is cooled down to temperatures of about -160 ° C down.
  • auxiliary or auxiliary medium for igniting.
  • liquid diesel fuel can be used as an auxiliary medium since, unlike natural gas, it is self-igniting in the conditions usually given. In this case it is necessary to introduce two different types of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a so-called two-fluid injector For introducing two different types of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, a so-called two-fluid injector can be used.
  • the two fuels are fed separately to prevent mixing outside of the combustion chamber. Nevertheless, leakage can lead to mixing, which is dangerous or harmful in particular if gaseous fuel reaches the area of the liquid fuel.
  • the gas pressure within the bi-fuel injector must be kept lower than the pressure of the liquid fuel.
  • a method for controlling the injection pressure of a gaseous fuel which takes this principle into account when a single fuel injection valve is used for injecting the gaseous fuel and a liquid auxiliary fuel for igniting the gaseous fuel.
  • the pressure for the gaseous fuel within the fuel injection valve is defined as the injection pressure.
  • the supply of the gaseous fuel to a fuel rail supplying the fuel injection valve may be interrupted or slowed down by a valve in a fuel supply line until the gaseous fuel injection pressure falls to a predetermined value. In this way, the pressure of the gaseous fuel can be regulated to be lower than the pressure of the liquid fuel.
  • the regulation of the injection pressure of the gaseous fuel is in response to the pressure of the auxiliary fuel.
  • a valve can be used, which is designed as a pressure control valve and has a control chamber which is connected to a fuel rail for the auxiliary fuel. With this arrangement, the pressure for the gaseous fuel is controlled via the pressure for the auxiliary fuel.
  • ability of the pressure in another storage line for the liquid fuel in such a way allows a pressure difference is maintained. This is to ensure that the pressure in the storage line for the gaseous fuel is always lower than the pressure in the other storage line for the liquid fuel.
  • a fuel supply system is to be specified, which allows the implementation of the method.
  • a method for operating a fuel supply system which serves to supply an internal combustion engine with a gaseous and a liquid fuel.
  • the gaseous fuel is taken from a first storage line and injected directly into a combustion chamber of the internal combustion engine by means of an injection valve connected to the first storage line.
  • the pressure in the first storage line is controlled via a pressure regulating device, which comprises at least one hydraulically controlled valve, as a function of a pressure in a further storage line for the liquid fuel.
  • a pressure reduced in relation to the pressure in the further storage line is used as the control pressure for the hydraulic control of the valve.
  • a throttle is used, which is arranged in a branch line connecting the valve to the further storage line.
  • the pressure in the first gaseous fuel storage line is set in relation to the pressure in the other liquid fuel storage line.
  • the throttle arranged in the branch line leading to the liquid fuel ensures that the pressure in the first storage line is lower than the pressure in the further storage line.
  • the control pressure or the pressure difference between the Pressure in the first storage line and the pressure in the other storage line can be adjusted.
  • the throttle is designed such that the control pressure or the pressure of the liquid fuel after the throttle is 150 to 500 bar to regulate the pressure of the gaseous fuel in the first storage line to a corresponding pressure.
  • the pressure in the further storage line for the liquid fuel is preferably 200 to 600 bar and is still preferably 10 to 100 bar above the control pressure or the pressure in the first storage line for the gaseous fuel.
  • the liquid fuel taken from the further storage line for the hydraulic control of the at least one hydraulically controlled valve is furthermore preferably fed to a return line.
  • the amount of fuel used for the control of liquid fuel can thus be pressurized again and fed to the further storage line.
  • the control pressure via an electrically controlled further valve of the pressure regulating device, which is arranged in the branch line downstream of the throttle and the at least one hydraulically controlled valve upright obtained and / or adapted.
  • the further valve is preferably designed as a normally open valve, so that in case of failure, a pressure reduction can take place in the branch line. Furthermore, it is ensured that the pressure in the branch line is never higher than the pressure in the other liquid fuel storage line.
  • the gaseous fuel is preferably held in a buffer which is connected via the at least one hydraulically controlled valve of the pressure control device to the first storage line and / or a return line for the gaseous fuel.
  • the pressure regulating device may comprise a first hydraulically controlled valve, which connects the buffer to the first storage line for the gaseous fuel and is closed in the absence of control pressure.
  • the closing of the valve can be effected by means of a spring, which loads a valve member of the valve in the closing direction.
  • the pressure in the buffer is higher than the pressure selected in the first storage line for the gaseous fuel.
  • the pressure in the buffer is 520 to 550 bar.
  • the high pressure in the buffer supports the closing of the valve in the event of missing or falling control pressure.
  • the flow through the valve in the direction of the first storage line for the gaseous fuel and thus the pressure in the first storage line can be regulated via the adjacent control pressure.
  • the pressure control device may comprise a further hydraulically controlled valve, which connects the buffer with a line for returning the gaseous fuel and is open in the absence of control pressure.
  • the opening of the valve can be effected by means of a spring which loads a valve member of the valve in the opening direction.
  • the further hydraulically controlled valve thus enables a pressure reduction in the first storage line. Because the pressure in the return line is preferably less than 16 bar. Via the further hydraulically controlled valve, the pressure in the first storage line for the gaseous fuel can be regulated in such a way that it corresponds approximately to the applied control pressure.
  • the pressure control device may also comprise only a single hydraulically controlled valve. This can be carried out, for example, as dombelastetes, pressure-reducing valve, which combines the previously described functions of both valves in itself.
  • a single hydraulically controlled valve By using a single hydraulically controlled valve, a compact and space-saving arrangement can be achieved. In addition, the line and connection costs are reduced.
  • a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with a gaseous and a liquid fuel.
  • This comprises a first storage line for the gaseous fuel and an injection valve connected to the first storage line for the direct injection of the gaseous fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the system comprises a pressure regulating device for regulating the pressure in the first storage line as a function of a pressure in a further storage line for the liquid fuel, wherein the pressure regulating device minimizes at least one hydraulically controlled valve comprising a control chamber connected to the further storage line for the liquid fuel.
  • the connection of the control chamber to the further storage line is established via a throttle arranged in a branch line.
  • the throttle leads to a pressure reduction in the branch line, so that the control chamber of the at least one hydraulically controlled valve is subjected to a control pressure which is lower than the pressure in the further storage line for the liquid fuel.
  • the control of the valve is thus carried out in relation to the pressure in the further storage line, wherein it is ensured via the throttle that the pressure in the first storage line for the gaseous fuel is always lower than the pressure in the further storage line for the liquid fuel. If the injection of the fuels into the combustion chamber of the internal combustion engine via a two-valve valve, it is thus ensured that no gaseous fuel penetrates by way of leakage in the region of the liquid fuel.
  • the proposed fuel supply system is particularly suitable for carrying out the method according to the invention described above, since it has the system components required for this purpose.
  • the advantages described above in connection with the method thus apply analogously to the fuel supply system according to the invention.
  • the pressures prevailing in the fuel-carrying regions of the fuel supply system preferably the same values as previously stated in connection with the description of the method apply.
  • the pressure regulating device of the fuel supply system comprises at least one further valve which is electrically controlled.
  • the branch line in which the throttle is arranged, connectable to a return line.
  • the returned via the return line control amount can thus be pressurized again and fed to the storage line for the liquid fuel.
  • the electrically controlled further valve serves to maintain and / or adapt the control pressure in the branch line and thus in the control chamber of the hydraulically controlled valve. It is therefore located downstream of the throttle and the at least one hydraulically controlled valve.
  • the electrically controlled is another valve designed as a normally open valve, so that in case of failure, a pressure reduction in the branch line is possible. This further ensures that the pressure in the branch line is never higher than the pressure in the liquid fuel storage line.
  • the electrically controlled further valve may in particular be a pressure regulating valve.
  • the fuel supply system comprises a buffer for the gaseous fuel, which is connectable via the at least one hydraulically controlled valve of the pressure control device with the first storage line and / or a return line for the gaseous fuel.
  • the supply of gaseous fuel in the direction of the first storage line or the return via the return line can thus be regulated via the at least one hydraulically controlled valve in order to adapt the pressure in the first storage line to a predetermined value.
  • the pressure in the buffer can be used as a back pressure against which the valve opens when the control pressure is applied.
  • the pressure in the buffer is therefore preferably higher than the pressure selected in the first storage line and is preferably 520 to 550 bar.
  • the pressure in the first storage line can be 150 to 500 bar, depending on the applied control pressure.
  • the valve comprises a valve member which is acted upon in the closing direction by the spring force of a spring.
  • the pressure control device of a fuel supply system may comprise two hydraulically controlled valves, in particular a pressure-reducing valve and a pressure-regulating valve, or a dombelastetes pressure-reducing valve. If two valves are provided, they are connected in series in such a way that a connection of the intermediate store to the first storage line for the gaseous fuel can be established via a first, preferably pressure-reducing, valve, so that the supply of gaseous fuel can be regulated.
  • the second, preferably pressure-regulating, valve preferably serves to connect the intermediate store or the first storage line to a return line, so that an adjustment of the pressure in the first storage line for the gaseous fuel is possible.
  • the valve is opened or the flow through the valve is increased, so that pressure is reduced. If only one valve is provided, which is preferably designed in this case as dombelastetes pressure-reducing valve, which combines the functions of the two valves described above, the pressure control device can be made compact, which has a favorable effect on the space requirement.
  • Valves which are suitable for the design of the proposed pressure control device are known in principle from the prior art. It can thus be used on existing components, so that the concept can be implemented easily and inexpensively.
  • the proposed for the method and the fuel supply system pressure control device provides a hydraulically controlled by the pressure of the liquid fuel pressure control of the gaseous fuel, which is ensured by hydraulic / mechanical means that the pressure of the ready for injection liquid fuel always higher than the pressure of the Injection is available gaseous fuel.
  • the supply of the gaseous fuel in the direction of the storage line can be controlled by means of a hydraulically controlled pressure reducing valve and a pressure regulating valve or a single hydraulically controlled valve, which combines both functions in itself, used to control the valves of the hydraulic pressure of the liquid fuel downstream of a throttle which is disposed in a branch line connected to the liquid fuel storage line.
  • the pressure of the gaseous fuel is regulated in relation to the pressure of the liquid fuel, while at the same time ensuring that the pressure of the gaseous fuel ready for injection is always lower than the pressure of the liquid fuel ready for injection.
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a hydraulically controlled valve of the pressure control device of the fuel supply system of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section through a further hydraulically controlled valve of the pressure control device of the fuel supply system of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through a dome-loaded hydraulically controlled valve of a pressure regulating device of an alternative fuel supply system
  • Fig. 5 is a schematic representation of a controller structure for a pressure control device of a fuel supply system according to the invention.
  • Fig. 6 is a diagram illustrating the pressure waveforms over time.
  • the fuel supply system shown in FIG. 1 comprises the supply of an internal combustion engine with a gaseous and a liquid fuel.
  • the gaseous fuel in the present case is natural gas and the liquid fuel is diesel fuel.
  • the supply of natural gas via the overhead circuit.
  • the lower circuit is provided. Both types of fuel are therefore isolated from each other.
  • the natural gas is kept in liquid form in a storage tank 15.
  • a delivery unit 16 the still liquid natural gas is fed to an evaporator 17 and then fed as a gas to a buffer 11.
  • the pressure in the buffer is 520 to 550 bar.
  • the latch 11 is connectable to a storage line 1, via which the gaseous fuel injectors 2 is supplied, the injection of the gaseous fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine serve.
  • the pressure in the storage line 1 is 150 to 500 bar and is thus below the pressure prevailing in the buffer 11.
  • auxiliary medium preferably the diesel fuel used, since the necessary switching forces are not directly by means of electrical energy, for example by an electromagnet, can be generated.
  • the injection valve control is then carried out via a hydraulic control chamber, the pressure of which is variable via a solenoid valve as in known diesel common rail injectors.
  • the auxiliary medium must be isolated from the natural gas in order to avoid damaging and dangerous natural gas entry into the diesel fuel. Small amounts of diesel fuel, which get into the natural gas, are blown into the combustion chamber and burned, are not disturbing.
  • the leakage of diesel fuel into the natural gas at the guidance of the natural gas injection valve is avoided and natural gas in the diesel fuel is minimized by selecting the pressure of the natural gas to be slightly lower than the pressure of the diesel fuel. To achieve this, the pressure of the natural gas is regulated as a function of the pressure of the diesel fuel.
  • the diesel fuel is stored in a storage tank 19 and fed by means of delivery units 20, 21 of a storage line 6.
  • a fuel filter 22 is arranged between the delivery units 20, 21.
  • the pressure in the storage line 6 can be controlled variably in the pressure range 160 to 600 bar via the delivery unit 22, which is adjustable in volume, and also be kept below a predetermined limit value in error cases via a pressure limiting valve 23.
  • the Abêtmenge of the pressure relief valve 23 is guided via a return line 9 back into the storage tank 19.
  • the diesel fuel can be used for operating the internal combustion engine or as auxiliary fuel for igniting the natural gas. In both cases, the diesel fuel must be injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. This can be done via further injection valves 2 or by means of so-called Zweistoffinjektoren (not shown), by means of which two different types of fuel can be injected. Also in one Two-fluid injector, the two types of fuel must be isolated from each other. This takes place analogously to the hydraulically controlled natural gas injection valve 2.
  • the fuel supply system of FIG. 1 has a pressure control device 3, which includes the valve 4 and another hydraulically controlled valve 5 in the natural gas cycle, a throttle 7 and an electrically controlled valve 10 in a branch line 8 of the cycle for the diesel fuel ,
  • the valves 4, 5 each have a control chamber 13, 14 which can be acted upon by diesel fuel.
  • the diesel fuel is taken from the branch line 8 downstream of the throttle 7. Since the throttle 7 acts as a pressure reducer, after the throttle 7 a pressure which is reduced relative to the pressure in the storage line 6 in the branch line 8 is established, which is used as control pressure for the hydraulic control of the valves 4, 5.
  • the electrically controlled valve 10 which is also arranged in the branch line 8, the control pressure can be maintained and / or adjusted.
  • the Abschmenge of the valve 10 is supplied to the return line 9.
  • the control pressure applied in the control chambers 13, 14 of the valves 4, 5 is therefore predetermined by the design of the throttle 7 and the control current applied to the valve 10.
  • the valves 4, 5 are designed such that in the absence of control pressure, the valve 4 closes and the valve 5 opens.
  • the opened valve 5 allows in case of failure, a pressure reduction in the storage line 1, since it connects the storage line 1 with a return line 12, in which the pressure is below 16 bar.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a hydraulically controlled valve 4. It has an actuator 24, which limits the control chamber 13, so that the actuator 24 is applied a control pressure which corresponds to the pressure of the diesel fuel in the branch line 8 downstream of the throttle 7. This is 150 to 500 bar.
  • a connected to the actuator 24 sealing ring 25 seals the control chamber 13 from a valve chamber 26, in which a spring 27 is received, via which the actuator 24 is biased in the closing direction of the valve 4.
  • the sealing ring 25 seals the control chamber 13 from the valve space 26, through which the natural gas is passed.
  • the actuator 24 is located on a valve member 29 of the valve 4, which is acted upon in the direction of a valve seat 28 by the spring force of a spring 30.
  • the valve 4 In the absence of control pressure, the spring 30 and the pressure in the spring chamber 31, which correspond to the pressure in the buffer 11, speaks, the valve 4 is closed. Because the pressure in the buffer 11 (520 to 550 bar) is above the control pressure (150 to 500 bar). The pressure in the valve chamber 26 substantially corresponds to the control pressure.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a hydraulically controlled valve 5. It has an actuator 32, which limits the control chamber 14, so that the actuator 32, a control pressure is applied, which also corresponds to the pressure of the diesel fuel in the branch line 8 downstream of the throttle 7 (150 to 500 bar).
  • the actuator 32 is applied to a valve member 33 of the valve 5, which is acted upon in the direction of a valve seat 34 by the spring force of a spring 35. In the absence of control pressure, the spring 35 and the pressure in the storage line 1 keep the valve 5 closed. Because the pressure in the storage line 1 (150 to 500 bar) is above the pressure in the return line 9 ( ⁇ 16 bar), via which the valve 5 is connected to the storage tank 15.
  • the sealing between the gas-conducting region and the region leading the diesel fuel can take place, for example, via a sealing membrane 36 or a bellows 37.
  • valves 4, 5 shown in FIGS. 2 and 3 it is also possible to provide a single valve which, as shown by way of example in FIG. 4, can be designed as a dome-loaded pressure-reducing valve and the functions of the valves 4, 5 in themselves united.
  • the arrangement in the system can be carried out according to the graphic arranged on the left of FIG. 4. A detailed description of the valve of FIG. 4 will be omitted, since valves of this type are basically known.
  • the sealing ring 25 only has to seal off natural gas between the valve chamber 26 and the return 12, where a slight leakage is harmless or harmless.
  • a sealing membrane 36 is provided for the separation of the different fuels leading areas.
  • FIG. 5 shows a regulator structure which leads to the pressure curves shown in FIG.
  • p_set represents a predetermined pressure set point for the natural gas, which is to be achieved by a corresponding adjustment of the diesel pressure.
  • the setpoint p_set is corrected dynamically (FIG. 5, box 37) to the setpoint p_setNG, which the gas pressure can also follow physically. From this and from the current gas pressure p_NG is calculated via a selectable distance p_offset via a maximum value selection of the setpoint value for the diesel pressure p_setD, which ensures that p_setD is also always dynamically greater than the natural gas pressure p_NG.
  • the actual pressure is subtracted in each case and the control difference of a (preferably PID) control (39, 41) with pilot control (38, 40) is supplied, each of the control variable for the respective control valve (valve 10, contained in delivery unit 21 ).
  • a (preferably PID) control 39, 41
  • pilot control 38, 40
  • the manipulated variable is the control pressure p_c, which is converted for the used pressure control valve via its p / l characteristic into an electrical control current I_PCVD.
  • the manipulated variable is the flow rate of the diesel fuel pump (delivery unit 21).
  • the pilot control unit 38 takes into account parameters dependent on the operation of the internal combustion engine, such as speed 42 and injection quantity 43.
  • the delivery rate is converted into an electrical control current in accordance with the Q / 1 characteristic of the throttle valve (valve 10) used for quantity adjustment, for example l_PumpD implemented.
  • Both control currents are usually represented by current-controlled PWM output stages of the control unit used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems, mittels dessen eine Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff versorgbar ist, wobei der gasförmige Kraftstoff einer ersten Speicherleitung (1) entnommen und mittels eines an die erste Speicherleitung (1) angeschlossenen Einspritzventils (2) direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und wobei der Druck in der ersten Speicherleitung (1) über eine Druckregeleinrichtung (3), die mindestens ein hydraulisch gesteuertes Ventil (4, 5) umfasst, in Abhängigkeit von einem Druck in einer weiteren Speicherleitung (6) für den flüssigen Kraftstoff geregelt wird. Erfindungsgemäß wird zur hydraulischen Steuerung des Ventils (4, 5) ein gegenüber dem Druck in der weiteren Speicherleitung (6) geminderter Druck als Steuerdruck verwendet, wobei zur Druckminderung eine Drossel (7) eingesetzt wird, die in einer das Ventil (4, 5) mit der weiteren Speicherleitung (6) verbindenden Abzweigleitung (8) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffversorgungssystem, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems sowie Kraftstoffversorgungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffversorgungssystem, das der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff dient. Das Kraftstoffversorgungssystem ist insbesondere zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens geeignet.
Bei dem gasförmigen Kraftstoff handelt es sich insbesondere um Erdgas (NG, d. h. „Natural Gas"). Stand der Technik
Erdgas ist bei Normaltemperaturen selbst unter hohem Druck gasförmig (CNG, d. h. "Compressed Natural Gas"). Um verdichtetes Erdgas in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzublasen sind spezielle Einblas- bzw. Einspritzventile erforderlich, die sich von denen zur Direkteinspritzung von Benzin oder Dieselkraftstoff unterscheiden.
Da flüssiges Erdgas (LNG, d. h. "Liquefied Natural Gas") ein deutlich geringeres Volumen als gasförmiges Erdgas besitzt, wird es für mobile Anwendungen in der Regel in flüssiger Form vorgehalten. Hierzu wird das Erdgas auf Temperaturen von etwa -160°C herunter gekühlt.
Das in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingebrachte Erdgas wird durch ein Hilfsmittel oder ein Hilfsmedium zum Zünden gebracht. Beispielsweise kann flüssiger Dieselkraftstoff als Hilfsmedium verwendet werden, da dieser im Unterschied zu Erdgas bei den üblicherweise gegebenen Bedingungen selbstzündend ist. In diesem Fall gilt es zwei unterschiedliche Kraftstoffarten in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzubringen.
Zur Einbringung zweier unterschiedlicher Kraftstoffarten in den Brennraum einer Brennkraftmaschine kann ein sogenannter Zweistoffinjektor verwendet werden. In einem solchen Zweistoffinjektor werden die beiden Kraftstoffe getrennt geführt, um eine Vermischung außerhalb des Brennraums zu verhindern. Dennoch kann es im Wege der Leckage zu einer Vermischung kommen, die insbesondere dann gefährlich bzw. schädlich ist, wenn gasförmiger Kraftstoff in den Bereich des flüssigen Kraftstoffs gelangt. Um dies sicher zu verhindern, muss der Gasdruck innerhalb des Zweistoffinjektors niedriger als der Druck des flüssigen Kraftstoffs gehalten werden.
Aus der Veröffentlichung DE 11 2006 001 271 T5 ist ein Verfahren zum Steuern des Einspritzdrucks eines gasförmigen Kraftstoffs bekannt, der diesen Grundsatz berücksichtigt, wenn ein einzelnes Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen des gasförmigen Kraftstoffs und eines flüssigen Hilfskraftstoffs zum Zünden des gasförmigen Kraftstoffs verwendet wird. Als Einspritzdruck wird dabei der Druck für den gasförmigen Kraftstoff innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils definiert. Zum Erniedrigen des Einspritzdrucks kann die Zufuhr des gasförmigen Kraftstoffs an eine Kraftstoffleiste, welche das Kraftstoffeinspritzventil versorgt, mittels eines Ventils in einer Kraftstoffzufuhrleitung unterbrochen oder verlangsamt werden, bis der Einspritzdruck für gasförmigen Kraftstoff auf einen vorbestimmten Wert abfällt. Auf diese Weise kann der Druck des gasförmigen Kraftstoffs reguliert werden, so dass er niedriger als der Druck des flüssigen Kraftstoffs ist. Vorzugsweise erfolgt die Regulierung des Einspritzdrucks des gasförmigen Kraftstoffs in Reaktion auf den Druck des Hilfskraftstoffs. Hierbei kann ein Ventil eingesetzt werden, das als Druckregelventil ausgebildet ist und eine Steuerkammer besitzt, die mit einer Kraftstoffleiste für den Hilfskraftstoff verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird der Druck für den gasförmigen Kraftstoff über den Druck für den Hilfskraftstoff gesteuert.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems für einen gasförmigen und einen flüssigen Kraftstoff anzugeben, das eine Druckregelung in einer Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff in Abhängig- keit vom Druck in einer weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff in der Weise ermöglicht, dass eine Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Dadurch soll sichergestellt werden, dass der Druck in der Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff stets niedriger als der Druck in der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff ist. Ferner soll ein Kraftstoffversorgungssystem angegeben werden, das die Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Kraftstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 angege- ben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems, das der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff dient. Bei dem Verfahren wird der gasförmige Kraftstoff einer ersten Speicherleitung entnommen und mittels eines an die erste Speicherleitung angeschlossenen Einspritzventils direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Druck in der ersten Speicherleitung wird dabei über eine Druckregeleinrichtung, die mindestens ein hydraulisch gesteuertes Ventil umfasst, in Abhängigkeit von einem Druck in einer weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff geregelt. Erfindungsgemäß wird zur hydraulischen Steuerung des Ventils ein gegenüber dem Druck in der weiteren Speicherleitung geminderter Druck als Steuerdruck verwendet. Zur Druckminderung wird eine Drossel eingesetzt, die in einer das Ventil mit der weiteren Speicherleitung verbindenden Abzweigleitung angeordnet ist.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird der Druck in der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff in Relation zum Druck in der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff gesetzt. Durch die in der den flüssigen Kraftstoff führenden Abzweigleitung angeordnete Drossel ist dabei sichergestellt, dass der Druck in der ersten Speicherleitung niedriger als der Druck in der weiteren Speicherleitung ist. Über die Auslegung der Drossel kann der Steuerdruck bzw. die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der ersten Speicherleitung und dem Druck in der weiteren Speicherleitung eingestellt werden.
Vorzugsweise ist die Drossel derart ausgelegt, dass der Steuerdruck bzw. der Druck des flüssigen Kraftstoffs nach der Drossel 150 bis 500 bar beträgt, um den Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der ersten Speicherleitung auf einen entsprechenden Druck zu regeln. Der Druck in der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff beträgt vorzugsweise 200 bis 600 bar und liegt weiterhin vorzugsweise 10 bis 100 bar oberhalb des Steuerdrucks bzw. des Drucks in der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff.
Der der weiteren Speicherleitung zur hydraulischen Steuerung des mindestens einen hydraulisch gesteuerten Ventils entnommene flüssige Kraftstoff wird ferner bevorzugt einer Rücklaufleitung zugeführt. Die zur Steuerung eingesetzte Kraftstoffmenge an flüssigem Kraftstoff kann somit erneut druckbeaufschlagt und der weiteren Speicherleitung zugeführt werden.
Da der Druck in der Rücklaufleitung niedriger in als der Steuerdruck in der Abzweigleitung ist, wird ferner vorgeschlagen, dass der Steuerdruck über ein elektrisch gesteuertes weiteres Ventil der Druckregeleinrichtung, das in der Abzweigleitung stromabwärts der Drossel und des mindestens einen hydraulisch gesteuerten Ventils angeordnet ist, aufrecht erhalten und/oder angepasst wird. Das weitere Ventil ist bevorzugt als stromlos offenes Ventil ausgelegt, so dass im Fehlerfall ein Druckabbau in der Abzweigleitung erfolgen kann. Ferner ist sichergestellt, dass der Druck in der Abzweigleitung nie höher als der Druck in der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff ist.
Der gasförmige Kraftstoff wird vorzugsweise in einem Zwischenspeicher vorgehalten, der über das mindestens eine hydraulisch gesteuerte Ventil der Druckregeleinrichtung mit der ersten Speicherleitung und/oder einer Rückführungsleitung für den gasförmigen Kraftstoff verbunden ist. Beispielsweise kann die Druckregeleinrichtung ein erstes hydraulisch gesteuertes Ventil umfassen, das den Zwischenspeicher mit der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff verbindet und bei fehlendem Steuerdruck geschlossen ist. Das Schließen des Ventils kann mittels einer Feder bewirkt werden, die ein Ventilglied des Ventils in Schließrichtung belastet. Um das Ventil bei fehlendem Steuerdruck sicher geschlossen zu halten, ist vorzugsweise der Druck im Zwischenspeicher höher als der Druck in der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff gewählt. Vorzugsweise beträgt der Druck im Zwischenspeicher 520 bis 550 bar. Der hohe Druck im Zwischenspeicher unterstützt das Schließen des Ventils bei fehlendem oder abfallendem Steuerdruck. Über den anliegenden Steuerdruck kann somit der Durchfluss durch das Ventil in Richtung der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff und damit der Druck in der ersten Speicherleitung geregelt werden.
Darüber hinaus kann die Druckregeleinrichtung ein weiteres hydraulisch gesteuertes Ventil umfassen, das den Zwischenspeicher mit einer Leitung zur Rückführung des gasförmigen Kraftstoffs verbindet und bei fehlendem Steuerdruck geöffnet ist. Das Öffnen des Ventils kann mittels einer Feder bewirkt werden, die ein Ventilglied des Ventils in Öffnungsrichtung belastet. Im Fehlerfall ermöglicht somit das weitere hydraulisch gesteuerte Ventil einen Druckabbau in der ersten Speicherleitung. Denn der Druck in der Rückführungsleitung beträgt vorzugsweise weniger als 16 bar. Über das weitere hydraulisch gesteuerte Ventil kann der Druck in der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff in der Weise geregelt werden, dass er in etwa dem anliegenden Steuerdruck entspricht.
Anstelle der vorstehend beschriebenen zwei Ventile kann die Druckregeleinrichtung auch nur ein einziges hydraulisch gesteuertes Ventil umfassen. Dieses kann beispielsweise als dombelastetes, druckreduzierendes Ventil ausgeführt sein, das die zuvor beschriebenen Funktionen beider Ventile in sich vereint. Durch Verwendung eines einzelnen hydraulisch gesteuerten Ventils kann eine kompakte und bauraumschonende Anordnung erzielt werden. Zudem reduziert sich der Leitungs- und Anschlussaufwand.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff vorgeschlagen. Dieses umfasst eine erste Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff und ein an die erste Speicherleitung angeschlossenes Einspritzventil zur direkten Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine. Ferner umfasst das System eine Druckregeleinrichtung zur Regelung des Drucks in der ersten Speicherleitung in Abhängigkeit von einem Druck in einer weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff, wobei die Druckregeleinrichtung min- destens ein hydraulisch gesteuertes Ventil umfasst, das eine mit der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff verbundene Steuerkammer aufweist. Erfindungsgemäß ist die Verbindung der Steuerkammer mit der weiteren Speicherleitung über eine in einer Abzweigleitung angeordnete Drossel hergestellt. Die Drossel führt zu einer Druckminderung in der Abzweigleitung, so dass die Steuerkammer des mindestens einen hydraulisch gesteuerten Ventils mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird, der niedriger als der Druck in der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff ist. Die Steuerung des Ventils erfolgt demnach in Relation zum Druck in der weiteren Speicherleitung, wobei über die Drossel sichergestellt ist, dass der Druck in der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff stets niedriger als der Druck in der weiteren Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff ist. Erfolgt die Einspritzung der Kraftstoffe in den Brennraum der Brennkraftmaschine über ein Zweistoffventil, ist somit sichergestellt, dass kein gasförmiger Kraftstoff im Wege der Leckage in den Bereich des flüssigen Kraftstoffs eindringt.
Das vorgeschlagene Kraftstoffversorgungssystem ist insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, da es die hierzu erforderlichen Systemkomponenten aufweist. Die zuvor in Verbindung mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile gelten somit analog für das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem. Hinsichtlich der in den kraftstoffführenden Bereichen des Kraftstoffversorgungssystems herrschenden Drücke gelten vorzugsweise die gleichen Werte, die zuvor in Zusammenhang mit der Beschreibung des Verfahrens angegeben wurden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Druckregeleinrichtung des Kraftstoffversorgungssystems mindestens ein weiteres Ventil, das elektrisch gesteuert ist. Über das elektrisch gesteuerte weitere Ventil ist die Abzweigleitung, in der die Drossel angeordnet ist, mit einer Rücklaufleitung verbindbar. Die über die Rücklaufleitung rückgeführte Steuermenge kann somit erneut druckbeaufschlagt und der Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff zugeführt werden. Das elektrisch gesteuerte weitere Ventil dient der Aufrechterhaltung und/oder der Anpassung des Steuerdrucks in der Abzweigleitung und damit in der Steuerkammer des hydraulisch gesteuerten Ventils. Es ist daher stromabwärts der Drossel und des mindestens einen hydraulisch gesteuerten Ventils angeordnet. Vorzugsweise ist das elektrisch gesteuerte weitere Ventil als stromlos offenes Ventil ausgebildet, so dass im Fehlerfall ein Druckabbau in der Abzweigleitung möglich ist. Dadurch ist ferner sichergestellt, dass der Druck in der Abzweigleitung nie höher als der Druck in der Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff ist. Bei dem elektrisch gesteuerten weiteren Ventil kann es sich insbesondere um ein Druckregelventil handeln.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Kraftstoffversorgungssystem einen Zwischenspeicher für den gasförmigen Kraftstoff umfasst, der über das mindestens eine hydraulisch gesteuerte Ventil der Druckregeleinrichtung mit der ersten Speicherleitung und/oder einer Rückführungsleitung für den gasförmigen Kraftstoff verbindbar ist. Über das mindestens eine hydraulisch gesteuerte Ventil kann somit die Zuführung von gasförmigen Kraftstoff in Richtung der ersten Speicherleitung bzw. die Rückführung über die Rückführungsleitung geregelt werden, um den Druck in der ersten Speicherleitung an einen vorgegebenen Wert anzupassen. Der Druck im Zwischenspeicher kann als Gegendruck genutzt werden, gegen den das Ventil bei anliegendem Steuerdruck öffnet. Der Druck im Zwischenspeicher ist daher bevorzugt höher als der Druck in der ersten Speicherleitung gewählt und liegt vorzugsweise bei 520 bis 550 bar. Der Druck in der ersten Speicherleitung kann demgegenüber - in Abhängigkeit vom anliegenden Steuerdruck - 150 bis 500 bar betragen. Ferner bevorzugt umfasst das Ventil ein Ventilglied, das in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist.
Die Druckregeleinrichtung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems kann zwei hydraulisch gesteuerte Ventile, insbesondere ein druckreduzierendes Ventil und ein druckregulierendes Ventil, oder ein dombelastetes druckreduzierendes Ventil umfassen. Sofern zwei Ventile vorgesehen sind, sind diese derart hintereinandergeschaltet, dass über ein erstes, vorzugsweise druckreduzierendes, Ventil eine Verbindung des Zwischenspeichers mit der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff herstellbar ist, so dass hierüber die Zuführung von gasförmigem Kraftstoff regelbar ist. Das zweite, vorzugsweise druckregulierende, Ventil dient vorzugsweise der Verbin- dung des Zwischenspeichers bzw. der ersten Speicherleitung mit einer Rückführungsleitung, so dass hierüber eine Anpassung des Drucks in der ersten Speicherleitung für den gasförmigen Kraftstoff möglich ist. Übersteigt der Druck in der ersten Speicherleitung einen vorgegebenen Wert, wird das Ventil geöffnet bzw. der Durchfluss durch das Ventil erhöht, so dass Druck abgebaut wird. Sofern nur ein Ventil vorgesehen ist, das in diesem Fall bevorzugt als dombelastetes druckreduzierendes Ventil ausgelegt ist, das die Funktionen der beiden zuvor beschriebenen Ventile in sich vereinigt, kann die Druckregeleinrichtung kompakt gestaltet werden, was sich günstig auf den Bauraumbedarf auswirkt.
Ventile, die zur Ausbildung der vorgeschlagenen Druckregeleinrichtung geeignet sind, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Es kann somit auf bereits vorhandene Komponenten zurückgegriffen werden, so dass sich das Konzept einfach und kostengünstig umsetzen lässt.
Die für das Verfahren und das Kraftstoffversorgungssystem vorgeschlagene Druckregeleinrichtung sieht eine hydraulisch mittels des Drucks des flüssigen Kraftstoffs gesteuerte Druckregelung des gasförmigen Kraftstoffs vor, wobei durch hydraulisch/mechanische Mittel sichergestellt ist, dass der Druck des zur Einspritzung bereitstehenden flüssigen Kraftstoffs stets höher als der Druck des zur Einspritzung bereitstehenden gasförmigen Kraftstoffs ist. Die Zuführung des gasförmigen Kraftstoffs in Richtung der Speicherleitung kann mittels eines hydraulisch gesteuerten Druckreduzierventils und eines Druckregelventils oder eines einzigen hydraulisch gesteuerten Ventils, das beide Funktionen in sich vereint, geregelt werden, wobei zur Steuerung der Ventile der hydraulische Druck des flüssigen Kraftstoffs stromabwärts einer Drossel eingesetzt wird, die in einer mit der Speicherleitung für den flüssigen Kraftstoff verbundenen Abzweigleitung angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Druck des gasförmigen Kraftstoffs in Relation zum Druck des flüssigen Kraftstoffs geregelt, wobei zugleich sichergestellt ist, dass der Druck des zur Einspritzung bereitstehenden gasförmigen Kraftstoffs stets niedriger als der Druck des zur Einspritzung bereitstehenden flüssigen Kraftstoffs ist. Bei Verwendung eines Zweistoffinjektors zur Einspritzung beider Kraftstoffe besteht somit keine Gefahr, dass gasförmiger Kraftstoff im Wege der Leckage in den Bereich des flüssigen Kraftstoffs gelangt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein hydraulisch gesteuertes Ventil der Druckregeleinrichtung des Kraftstoffversorgungssystems der Fig. 1,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein weiteres hydraulisch gesteuertes Ventil der Druckregeleinrichtung des Kraftstoffversorgungssystems der Fig. 1,
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein dombelastetes hydraulisch gesteuertes Ventil einer Druckregeleinrichtung eines alternativen Kraftstoffversorgungssystems,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Reglerstruktur für eine Druckregeleinrichtung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems und
Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Druckverläufe über der Zeit.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffversorgungssystem umfasst dient der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff. Bei dem gasförmigen Kraftstoff handelt es sich vorliegend um Erdgas und bei dem flüssigen Kraftstoff um Dieselkraftstoff. Die Versorgung mit Erdgas erfolgt über den oben liegenden Kreislauf. Für die Versorgung mit Dieselkraftstoff ist der untere Kreislauf vorgesehen. Beide Kraftstoffarten sind demzufolge voneinander isoliert.
Das Erdgas wird in flüssiger Form in einem Vorratstank 15 vorgehalten. Über ein Förderaggregat 16 wird das noch flüssige Erdgas einem Verdampfer 17 zugeführt und anschließend als Gas einem Zwischenspeicher 11 zugeführt. Der Druck im Zwischenspeicher beträgt 520 bis 550 bar. Über eine Zuführungsleitung 18, in der ein Ventil 4 angeordnet ist, ist der Zwischenspeicher 11 mit einer Speicherleitung 1 verbindbar, über welche der gasförmige Kraftstoff Einspritzventilen 2 zugeführt wird, die der Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine dienen. Der Druck in der Speicherleitung 1 beträgt 150 bis 500 bar und liegt damit unterhalb des Drucks, der im Zwischenspeicher 11 herrscht.
Zum Betrieb der Einspritzventile 2 wird oft ein Hilfsmedium, vorzugsweise der Dieselkraftstoff, verwendet, da die nötigen Schaltkräfte nicht direkt mittels elektrischer Energie, beispielsweise durch einen Elektromagneten, erzeugbar sind. Die Einspritzventilsteuerung erfolgt dann über einen hydraulischen Steuerraum, dessen Druck wie bei bekannten Diesel-Common-Rail-Injektoren über ein Magnetventil veränderbar ist. Das Hilfsmedium muss gegenüber dem Erdgas isoliert werden, um schädlichen und gefährlichen Erdgaseintrag in den Dieselkraftstoff zu vermeiden. Geringe Mengen Dieselkraftstoff, die in das Erdgas gelangen, mit in den Brennraum eingeblasen und verbrannt werden, sind nicht störend.
Die an der Führung des Erdgaseinspritzventils konstruktionsbedingte Leckage von Dieselkraftstoff ins Erdgas wird vermieden und von Erdgas in den Dieselkraftstoff wird minimiert, dadurch, dass der Druck des Erdgases etwas niedriger als der Druck des Dieselkraftstoffs gewählt wird. Um dies zu erreichen, wird der Druck des Erdgases in Abhängigkeit vom Druck des Dieselkraftstoffs geregelt.
Der Dieselkraftstoff wird in einem Vorratstank 19 vorgehalten und mittels Förderaggregate 20, 21 einer Speicherleitung 6 zugeführt. Zur Abscheidung etwaiger im Kraftstoff enthaltener Partikel ist zwischen den Förderaggregaten 20, 21 ein Kraftstofffilter 22 angeordnet. Der Druck in der Speicherleitung 6 kann über das Förderaggregat 22, das volumenverstellbar ist, variabel im Druckbereich 160 bis 600 bar geregelt und auch in Fehlerfällen über ein Druckbegrenzungsventil 23 unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts gehalten werden. Die Absteuermenge des Druckbegrenzungsventils 23 wird über eine Rücklaufleitung 9 zurück in den Vorratstank 19 geführt.
Der Dieselkraftstoff kann zum Betrieb der Brennkraftmaschine oder als Hilfskraftstoff zum Zünden des Erdgases genutzt werden. In beiden Fällen muss der Dieselkraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Dies kann über weitere Einspritzventile 2 oder mittels so genannter Zweistoffinjektoren (nicht dargestellt) erfolgen, mittels derer zwei unterschiedliche Kraftstoffarten einspritzbar sind. Auch in einem Zweistoffinjektor müssen die beiden Kraftstoffarten voneinander isoliert werden. Dies erfolgt in analoger Weise wie beim hydraulisch gesteuerten Erdgaseinspritzventil 2.
Das Kraftstoffversorgungssystem der Fig. 1 weist hierzu eine Druckregeleinrichtung 3 auf, die das Ventil 4 sowie ein weiteres hydraulisch gesteuertes Ventil 5 im Kreislauf für das Erdgas, ferner eine Drossel 7 und ein elektrisch gesteuertes Ventil 10 in einer Abzweigleitung 8 des Kreislaufs für den Dieselkraftstoff umfasst. Die Ventile 4, 5 weisen jeweils eine Steuerkammer 13, 14 auf, die mit Dieselkraftstoff beaufschlagbar sind. Der Dieselkraftstoff wird der Abzweigleitung 8 stromabwärts der Drossel 7 entnommen. Da die Drossel 7 als Druckminderer wirkt, stellt sich nach der Drossel 7 ein gegenüber dem Druck in der Speicherleitung 6 reduzierter Druck in der Abzweigleitung 8 ein, der als Steuerdruck zur hydraulischen Steuerung der Ventile 4, 5 eingesetzt wird. Über das ferner in der Abzweigleitung 8 angeordnete elektrisch gesteuerte Ventil 10 kann der Steuerdruck aufrecht erhalten und/oder angepasst werden. Die Absteuermenge des Ventils 10 wird der Rücklaufleitung 9 zugeführt. Der in den Steuerkammern 13, 14 der Ventile 4, 5 anliegende Steuerdruck wird demnach durch die Auslegung der Drossel 7 und den am Ventil 10 anliegenden Steuerstrom vorgegebenen. Die Ventile 4, 5 sind dabei derart ausgelegt, dass bei fehlendem Steuerdruck das Ventil 4 schließt und das Ventil 5 öffnet. Das geöffnete Ventil 5 ermöglicht im Fehlerfall einen Druckabbau in der Speicherleitung 1, da es die Speicherleitung 1 mit einer Rückführungsleitung 12 verbindet, in welcher der Druck unterhalb von 16 bar liegt.
Der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines hydraulisch gesteuerten Ventils 4 zu entnehmen. Es weist einen Steller 24 auf, der die Steuerkammer 13 begrenzt, so dass am Steller 24 ein Steuerdruck anliegt, der dem Druck des Dieselkraftstoffs in der Abzweigleitung 8 stromabwärts der Drossel 7 entspricht. Dieser beträgt 150 bis 500 bar. Ein mit dem Steller 24 verbundener Dichtring 25 dichtet die Steuerkammer 13 gegenüber einem Ventilraum 26 ab, in der eine Feder 27 aufgenommen ist, über welche der Steller 24 in Schließrichtung des Ventils 4 vorgespannt ist. Der Dichtring 25 dichtet die Steuerkammer 13 gegenüber dem Ventilraum 26 ab, über den das Erdgas geführt wird. Bei ausreichend hohem Steuerdruck in der Steuerkammer 13 liegt der Steller 24 an einem Ventilglied 29 des Ventils 4 an, das in Richtung eines Ventilsitzes 28 von der Federkraft einer Feder 30 beaufschlagt ist. Bei fehlendem Steuerdruck halten die Feder 30 sowie der Druck im Federraum 31, der dem Druck im Zwischenspeicher 11 ent- spricht, das Ventil 4 geschlossen. Denn der Druck im Zwischenspeicher 11 (520 bis 550 bar) liegt oberhalb des Steuerdrucks (150 bis 500 bar). Der Druck im Ventilraum 26 entspricht im Wesentlichen dem Steuerdruck.
Der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines hydraulisch gesteuerten Ventils 5 zu entnehmen. Es weist einen Steller 32 auf, der die Steuerkammer 14 begrenzt, so dass am Steller 32 ein Steuerdruck anliegt, der ebenfalls dem Druck des Dieselkraftstoffs in der Abzweigleitung 8 stromabwärts der Drossel 7 entspricht (150 bis 500 bar). Der Steller 32 liegt an einem Ventilglied 33 des Ventils 5 an, das in Richtung eines Ventilsitzes 34 von der Federkraft einer Feder 35 beaufschlagt ist. Bei fehlendem Steuerdruck halten die Feder 35 sowie der Druck in der Speicherleitung 1 das Ventil 5 geschlossen. Denn der Druck in der Speicherleitung 1 (150 bis 500 bar) liegt oberhalb des Drucks in der Rückführungsleitung 9 (< 16 bar), über welche das Ventil 5 mit dem Vorratstank 15 verbunden ist. Die Abdichtung zwischen dem gasführenden Bereich und dem den Dieselkraftstoff führenden Bereich kann beispielsweise über eine Dichtmembran 36 oder einen Faltenbalg 37 erfolgen.
Anstelle der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ventile 4, 5 kann auch ein einzelnes Ventil vorgesehen sein, das - wie beispielhaft in der Fig. 4 dargestellt - als dombelastetes druckreduzierendes Ventil ausgebildet sein kann und die Funktionen der Ventile 4, 5 in sich vereint. Die Anordnung im System kann entsprechend der links angeordneten Graphik der Fig. 4 erfolgen. Auf eine genaue Beschreibung des Ventils der Fig. 4 wird verzichtet, da Ventile dieser Art grundsätzlich bekannt sind. Der Dichtring 25 muss nur noch Erdgas zwischen Ventilraum 26 und Rückführung 12 abdichten, wo eine geringe Leckage unschädlich bzw. ungefährlich ist. Zur Trennung der die unterschiedlichen Kraftstoffe führenden Bereiche ist (beispielhaft) eine Dichtmembran 36 vorgesehen.
Die Fig. 5 zeigt eine Reglerstruktur, welche zu den in der Fig. 6 dargestellten Druckverläufen führt. In beiden Figuren steht p_set für einen vorgegebenen Druck-Sollwert für das Erdgas, den es durch eine entsprechende Einstellung des Dieseldrucks zu erreichen gilt.
Der Sollwert p_set wird dynamisch korrigiert (Fig. 5, Box 37) zum Sollwert p_setNG, dem der Gasdruck physikalisch auch folgen kann. Daraus und aus dem aktuellen Gas- druck p_NG wird über einen wählbaren Abstand p_offset über eine Maximalwertaus- wahl der Sollwert für den Dieseldruck p_setD berechnet, der sicherstellt, dass p_setD auch dynamisch immer größer als der Erdgasdruck p_NG ist.
Von beiden Drucksollwerten wird jeweils der Ist-Druck subtrahiert und die Regeldifferenz einer (vorzugsweise PID-) Regelung (39, 41) mit Vorsteuerung (38, 40) zugeführt, die jeweils die Stellgröße für das jeweilige Regelventil (Ventil 10, enthalten in Förderaggregat 21) berechnet. Bei Erdgas ist die Stellgröße der Steuerdruck p_c, der für das verwendete Druckregelventil über seine p/l-Kennlinie in einen elektrischen Steuerstrom l_PCVD umgesetzt wird. Bei Dieselkraftstoff ist die Stellgröße die Fördermenge der Dieselkraftstoffpumpe (Förderaggregat 21). Die Vorsteuereinheit 38 berücksichtigt dabei vom Betrieb der Brennkraftmaschine abhängige Parameter, wie beispielsweise Drehzahl 42 und Einspritzmenge 43. Die Fördermenge wird entsprechend der Q/l- Kennlinie des zur Mengenverstellung beispielsweise verwendeten Drosselventils (Ventil 10) der Dieselkraftstoffpumpe (Förderaggregat 21) in einen elektrischen Steuerstrom l_PumpD umgesetzt. Beide Steuerströme werden üblicherweise über stromgeregelte PWM- Endstufen des verwendeten Steuergeräts dargestellt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffversorgungssystems, mittels dessen eine Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff versorgbar ist, wobei der gasförmige Kraftstoff einer ersten Speicherleitung (1) entnommen und mittels eines an die erste Speicherleitung (1) angeschlossenen Einspritzventils (2) direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, und wobei der Druck in der ersten Speicherleitung (1) über eine Druckregeleinrichtung (3), die mindestens ein hydraulisch gesteuertes Ventil (4, 5) umfasst, in Abhängigkeit von einem Druck in einer weiteren Speicherleitung (6) für den flüssigen Kraftstoff geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur hydraulischen Steuerung des Ventils (4, 5) ein gegenüber dem Druck in der weiteren Speicherleitung (6) geminderter Druck als Steuerdruck verwendet wird und zur Druckminderung eine Drossel (7) eingesetzt wird, die in einer das Ventil (4, 5) mit der weiteren Speicherleitung (6) verbindenden Abzweigleitung (8) angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der der weiteren Speicherleitung (6) zur hydraulischen Steuerung des Ventils (4, 5) entnommene flüssige Kraftstoff einer Rücklaufleitung (9) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck in der Abzweigleitung (8) stromabwärts der Drossel (7) und des mindestens einen hydraulisch gesteuerten Ventils (4, 5) über ein elektrisch gesteuertes weiteres Ventil (10) der Druckregeleinrichtung (3), das vorzugsweise als stromlos offenes Ventil ausgelegt ist, aufrecht erhalten und/oder an- gepasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Kraftstoff in einem Zwischenspeicher (11) vorgehalten wird, der über das mindestens eine hydraulisch gesteuerte Ventil (4, 5) der Druckregeleinrichtung (3) mit der ersten Speicherleitung (1) und/oder einer Rückführungsleitung (12) verbunden ist.
5. Kraftstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen und einem flüssigen Kraftstoff, umfassend eine erste Speicherleitung (1) für den gasförmigen Kraftstoff und ein an die erste Speicherleitung (1) angeschlossenes Einspritzventil (2) zur direkten Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkraftmaschine, ferner umfassend eine Druckregeleinrichtung (3) zur Regelung des Drucks in der ersten Speicherleitung (1) in Abhängigkeit von einem Druck in einer weiteren Speicherleitung (6) für den flüssigen Kraftstoff, wobei die Druckregeleinrichtung (3) mindestens ein hydraulisch gesteuertes Ventil (4, 5) umfasst, das eine mit der weiteren Speicherleitung (6) verbundene Steuerkammer (13,14) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Steuerkammer (13, 14) mit der weiteren Speicherleitung (6) über eine in einer Abzweigleitung (8) angeordnete Drossel (7) hergestellt ist.
6. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigleitung (8) über ein elektrisch gesteuertes weiteres Ventil (10) der Druckregeleinrichtung (3), das stromabwärts der Drossel (7) und des mindestens einen hydraulisch gesteuerten Ventils (4, 5) angeordnet ist, mit einer Rücklaufleitung (9) verbindbar ist.
7. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch gesteuerte weitere Ventil (10) der Druckregeleinrichtung (3) als stromlos offenes Ventil ausgelegt ist.
8. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Zwischenspeicher (11) für den gasförmigen Kraftstoff umfasst, der über das mindestens eine hydraulisch gesteuerte Ven- til (4, 5) der Druckregeleinrichtung (3) mit der ersten Speicherleitung (1) und/oder einer
Rückführungsleitung (12) für den gasförmigen Kraftstoff verbindbar ist.
9. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung (3) zwei hydraulisch ge- steuerte Ventile (4, 5), insbesondere ein druckreduzierendes Ventil (4) und ein druckregulierendes Ventil (5), oder ein dombelastetes druckreduzierendes Ventil (4) umfasst.
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