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DE102019203424A1 - Method for operating a fuel system, control unit and fuel system - Google Patents

Method for operating a fuel system, control unit and fuel system Download PDF

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DE102019203424A1
DE102019203424A1 DE102019203424.1A DE102019203424A DE102019203424A1 DE 102019203424 A1 DE102019203424 A1 DE 102019203424A1 DE 102019203424 A DE102019203424 A DE 102019203424A DE 102019203424 A1 DE102019203424 A1 DE 102019203424A1
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DE
Germany
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pressure
rail
gas
liquid fuel
fuel
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Application number
DE102019203424.1A
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German (de)
Inventor
Andreas Kellner
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Gas-Rail (1) für einen gasförmigen ersten Kraftstoff und ein Flüssigkraftstoff-Rail (2) für einen flüssigen zweiten Kraftstoff sowie mindestens einen an das Gas-Rail (1) und an das Flüssigkraftstoff-Rail (2) angeschlossenen Zweistoffinjektor (3) zum Einblasen bzw. Einspritzen der Kraftstoffe in einen Brennraum des Verbrennungsmotors, wobei der Druck im Gas-Rail (1) mit Hilfe eines hydraulisch gesteuerten Gasdruckreglers (4) geregelt wird, dem zur hydraulischen Steuerung flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigkraftstoff-Rail (2) über eine Zulaufdrossel (5) zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird in einem Lern-Betriebsmodus eine Angleichung des Drucks im Gas-Rail (1) an den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail (2) erzwungen, indem ein elektrisch ansteuerbares Absteuerventil (6), das der Rückführung einer dem Gasdruckregler (4) zugeführten Flüssigkraftstoffmenge dient, geschlossen wird, bis der Gasdruckregler (4) nach Art einer Druckwaage den Druck im Gas-Rail (1) auf den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail (2) eingestellt hat.Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät und ein Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem solchen Steuergerät.The invention relates to a method for operating a fuel system of an internal combustion engine, comprising a gas rail (1) for a gaseous first fuel and a liquid fuel rail (2) for a liquid second fuel and at least one to the gas rail (1) and The two-fuel injector (3) connected to the liquid fuel rail (2) for blowing or injecting the fuels into a combustion chamber of the internal combustion engine, the pressure in the gas rail (1) being regulated with the aid of a hydraulically controlled gas pressure regulator (4), which is used for hydraulic control of liquid fuel from the liquid fuel rail (2) via an inlet throttle (5). According to the invention, in a learning operating mode, an adjustment of the pressure in the gas rail (1) to the pressure in the liquid fuel rail (2) is forced by an electrically controllable shut-off valve (6) which is used to return a quantity of liquid fuel supplied to the gas pressure regulator (4) is closed until the gas pressure regulator (4) has set the pressure in the gas rail (1) to the pressure in the liquid fuel rail (2) in the manner of a pressure compensator. The invention also relates to a control unit and a fuel system for an internal combustion engine such a control unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät sowie ein Kraftstoffsystem mit einem solchen Steuergerät. Das Kraftstoffsystem kann mit Hilfe des Steuergeräts nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden.The invention relates to a method for operating a fuel system of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device and a fuel system with such a control device. The fuel system can be operated with the aid of the control unit according to the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2016 207 743 A1 ist ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Brennstoff bekannt. Das Kraftstoffsystem umfasst eine Einrichtung zur Zumessung des gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor. Die Einrichtung weist eine Druckregeleinheit mit einem Absperrventil, einem Drucksteuerventil und einem Absteuerventil auf, die eine Baueinheit bilden. Bei geöffnetem Absperrventil wird gasförmiger Brennstoff zugemessen, wobei der gasförmige Brennstoff zunächst in einen Hochdruckspeicher bzw. in ein Gas-Rail gelangt, an dem der Injektor angeschlossen ist. Durch Öffnen des Absteuerventils kann gasförmiger Brennstoff aus dem Gas-Rail abgeführt werden, so dass der Gasdruck im Gas-Rail gesenkt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Gasdruck im Gas-Rail nicht über einen vorgegebenen Grenzwert steigt. Die Steuerung des Absperrventils und des Absteuerventils erfolgt hydraulisch über den Steuerdruck in einem Steuerraum, der mit einem hydraulischen Druckmittel, und zwar mit Dieselkraftstoff beaufschlagbar ist. Zur Veränderung des Steuerdrucks im Steuerraum ist ferner ein Dieseldrucksteuerventil vorgesehen, das über eine Zulaufdrossel an einen Dieselhochdruckspeicher bzw. an ein Diesel-Rail eines separaten Dieselkreislaufs angeschlossen ist.From the publication DE 10 2016 207 743 A1 a fuel system for supplying an internal combustion engine with a gaseous fuel is known. The fuel system comprises a device for metering the gaseous fuel to an injector. The device has a pressure control unit with a shut-off valve, a pressure control valve and a shut-off valve, which form a structural unit. When the shut-off valve is open, gaseous fuel is metered in, the gaseous fuel first entering a high-pressure storage device or a gas rail to which the injector is connected. By opening the shut-off valve, gaseous fuel can be discharged from the gas rail, so that the gas pressure in the gas rail is reduced. This ensures that the gas pressure in the gas rail does not rise above a predetermined limit value. The shut-off valve and the shut-off valve are controlled hydraulically by means of the control pressure in a control chamber to which a hydraulic pressure medium, specifically diesel fuel, can be applied. To change the control pressure in the control chamber, a diesel pressure control valve is also provided, which is connected to a diesel high-pressure accumulator or to a diesel rail of a separate diesel circuit via an inlet throttle.

Üblicherweise liegt der Dieseldruck im Diesel-Rail stets über dem Gasdruck im Gas-Rail, um eine Leckage von der Gasseite auf die Dieselseite zu verhindern. Eine geringe Leckage von der Dieselseite auf die Gasseite wird dagegen hingenommen, da sie in der Regel unschädlich ist. Gelangt beispielsweise Dieselkraftstoff innerhalb des Injektors im Wege der Leckage in den Gasbereich, sammelt sich die Leckagemenge vor der Gasdüse des Injektors. Beim nächsten Einblaszyklus wird dann die Leckagemenge zusammen mit dem gasförmigen Kraftstoff ausgetragen. Im Schub- oder Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors wird jedoch kein gasförmiger Kraftstoff eingeblasen, so dass sich vor der Gasdüse eine größere und damit nicht mehr tolerierbare Menge an Dieselkraftstoff ansammeln kann.Usually, the diesel pressure in the diesel rail is always above the gas pressure in the gas rail in order to prevent leakage from the gas side to the diesel side. A slight leak from the diesel side to the gas side is accepted, however, since it is usually harmless. For example, if diesel fuel within the injector leaks into the gas area, the amount of leakage collects in front of the injector's gas nozzle. During the next injection cycle, the leakage quantity is then discharged together with the gaseous fuel. However, when the internal combustion engine is overrun or idling, no gaseous fuel is blown in, so that a larger and therefore no longer tolerable amount of diesel fuel can collect in front of the gas nozzle.

Um die Leckage von Dieselkraftstoff in den Gasbereich zu minimieren, kann der Dieseldruck gesenkt werden, so dass dieser nur noch minimal über dem Gasdruck liegt. Da jedoch die zur Drucküberwachung üblicherweise am Gas-Rail und am Diesel-Rail vorgesehenen Drucksensoren Toleranzen von bis zu 10 bar aufweisen, sollte aus Sicherheitsgründen eine Druckdifferenz zwischen dem Dieseldruck und dem Gasdruck von mindestens zweimal 10 bar, das heißt 20 bar eingehalten werden. Dies jedoch kann im Schub- bzw. Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors zu einer nicht mehr hinnehmbaren Dieselleckage in den Gasbereich führen.In order to minimize the leakage of diesel fuel into the gas area, the diesel pressure can be reduced so that it is only slightly above the gas pressure. However, since the pressure sensors usually provided on the gas rail and the diesel rail for pressure monitoring have tolerances of up to 10 bar, a pressure difference between the diesel pressure and the gas pressure of at least twice 10 bar, i.e. 20 bar, should be maintained for safety reasons. However, this can lead to an unacceptable diesel leakage into the gas area when the internal combustion engine is overrun or idling.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere soll ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems für einen Verbrennungsmotor angegeben werden, das im Schub- oder Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors eine Dieselleckage in einen Gasbereich verhindert oder zumindest verringert.The object of the invention is to provide a remedy here. In particular, a method for operating a fuel system for an internal combustion engine is to be specified, which prevents or at least reduces a diesel leakage into a gas area when the internal combustion engine is overrun or idling.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner werden ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 angegeben.To achieve the object, the method with the features of claim 1 is proposed. Preferred embodiments can be found in the subclaims. Furthermore, a control device with the features of claim 8 and a fuel system with the features of claim 9 are specified.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems eines Verbrennungsmotors, das ein Gas-Rail für einen gasförmigen ersten Kraftstoff und ein Flüssigkraftstoff-Rail für einen flüssigen zweiten Kraftstoff sowie mindestens einen an das Gas-Rail und an das Flüssigkraftstoff-Rail angeschlossenen Zweistoffinjektor zum Einblasen bzw. Einspritzen der Kraftstoffe in einen Brennraum des Verbrennungsmotors umfasst. Der Druck im Gas-Rail wird dabei mit Hilfe eines hydraulisch gesteuerten Gasdruckreglers geregelt, dem zur hydraulischen Steuerung flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigkraftstoff-Rail über eine Zulaufdrossel zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird in einem Lern-Betriebsmodus eine Angleichung des Drucks im Gas-Rail an den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail erzwungen, indem ein elektrisch ansteuerbares Absteuerventil, das der Rückführung einer dem Gasdruckregler zugeführten Flüssigkraftstoffmenge dient, geschlossen wird, bis der Gasdruckregler nach Art einer Druckwaage den Druck im Gas-Rail auf den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail eingestellt hat.A method is proposed for operating a fuel system of an internal combustion engine, which has a gas rail for a gaseous first fuel and a liquid fuel rail for a liquid second fuel as well as at least one dual-fuel injector connected to the gas rail and the liquid fuel rail for blowing in or .Injecting the fuels into a combustion chamber of the internal combustion engine. The pressure in the gas rail is regulated with the aid of a hydraulically controlled gas pressure regulator, which is supplied with liquid fuel from the liquid fuel rail via an inlet throttle for hydraulic control. According to the invention, an adjustment of the pressure in the gas rail to the pressure in the liquid fuel rail is forced in a learning operating mode by closing an electrically controllable shut-off valve, which is used to return a quantity of liquid fuel supplied to the gas pressure regulator, until the gas pressure regulator is in the manner of a pressure compensator has set the pressure in the gas rail to the pressure in the liquid fuel rail.

Ausgehend von der im Lern-Betriebsmodus erzielten Druckangleichung kann der Druck im Flüssigkraftstoff-Rail minimal angehoben werden, so dass er über dem Druck im Gas-Rail liegt. Wie eingangs bereits erwähnt, ist eine geringe Druckdifferenz erforderlich, um eine Gasleckage in den Flüssigkraftstoffbereich zu verhindern. Die Druckdifferenz kann dabei jedoch auf einen Wert unter 20 bar eingestellt werden, da die Einstellung auf der Basis der tatsächlich gegebenen Drücke eingestellt wird. Etwaige Toleranzen der Drucksensoren spielen demzufolge keine Rolle, da im Gas-Rail und im Flüssigkraftstoff-Rail jeweils der gleiche Ausgangsdruck herrscht. Folglich kann die Druckdifferenz auch auf einen Wert eingestellt werden, der unter den Toleranzen der Drucksensoren liegt. Auf diese Weise wird nicht nur ein Gaseintrag in den Flüssigkraftstoffbereich vermieden, sondern ferner eine Verringerung der Leckage des Flüssigkraftstoffs in den Gasbereich erreicht, wenn sich der Verbrennungsmotor im Schub- oder Leerlaufbetrieb befindet.Based on the pressure equalization achieved in the learning operating mode, the pressure in the liquid fuel rail can be increased minimally so that it is above the pressure in the gas rail. As already mentioned at the beginning, a small pressure difference is required to prevent gas leakage into the liquid fuel area. The pressure difference can, however, be set to a value below 20 bar, since the setting is made on the basis of the actually given pressures. Any tolerances of the pressure sensors are therefore irrelevant, since the same output pressure prevails in the gas rail and in the liquid fuel rail. Consequently, the pressure difference can also be set to a value that is below the tolerances of the pressure sensors. In this way, not only is gas introduced into the liquid fuel area, but also a reduction in the leakage of the liquid fuel into the gas area is achieved when the internal combustion engine is in coasting or idling mode.

Durch die Reduzierung der Leckage von Flüssigkraftstoff in den Gasbereich wird ferner eine Erhöhung der Substitutionsrate vor allem im Teillastbereich des Verbrennungsmotors erreicht, so dass der Wert über den zur Sicherstellung der Zertifizierung erforderlichen 90 % liegt.By reducing the leakage of liquid fuel into the gas area, an increase in the substitution rate is achieved, especially in the partial load area of the internal combustion engine, so that the value is above the 90% required to ensure certification.

Bevorzugt wird das Kraftstoffsystem im Schub- oder Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors in den Lern-Betriebsmodus versetzt. Das heißt, dass auch die Druckangleichung im Schub- oder Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors durchgeführt wird. The fuel system is preferably put into the learning operating mode when the internal combustion engine is overrun or idling. This means that the pressure equalization is also carried out when the internal combustion engine is overrun or idling.

Im Schub- oder Leerlaufbetrieb wird keine Einblasung vorgenommen, so dass im System keine oder nur wenige Druckpulsationen auftreten. Die Durchführung des Verfahrens wird auf diese Weise vereinfacht.In the overrun or idling mode, no injection is carried out, so that no or only a few pressure pulsations occur in the system. The implementation of the method is simplified in this way.

Das Kraftstoffsystem wird vorzugsweise mindestens einmal in den Lern-Betriebsmodus versetzt, und zwar bevorzugt mit der Betriebsaufnahme des Kraftstoffsystems. Eine Wiederholung ist nicht erforderlich, kann aber bei Bedarf vorgenommen werden.The fuel system is preferably put into the learning operating mode at least once, preferably with the start of operation of the fuel system. A repetition is not necessary, but can be done if necessary.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass im Lern-Betriebsmodus ein Abgleich eines am Gas-Rail angeordneten ersten Drucksensors mit einem am Flüssigkraftstoff-Rail angeordneten zweiten Drucksensor vorgenommen wird. Durch den Abgleich können toleranzbedingte Abweichungen erkannt und ggf. korrigiert werden. Abgeglichene Drucksensoren wiederum ermöglichen die Einstellung einer Druckdifferenz, die nahezu 0 bar beträgt. Das heißt, dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Gas-Rail und dem Druck im Flüssigkraftstoff-Rail weiter minimiert werden kann.In a further development of the invention, it is proposed that, in the learning operating mode, a first pressure sensor arranged on the gas rail is compared with a second pressure sensor arranged on the liquid fuel rail. Through the comparison, tolerance-related deviations can be recognized and corrected if necessary. Calibrated pressure sensors, in turn, enable a pressure difference to be set that is almost 0 bar. This means that the pressure difference between the pressure in the gas rail and the pressure in the liquid fuel rail can be further minimized.

Bevorzugt werden im Lern-Betriebsmodus die mittleren Drücke beider Drucksensoren ermittelt und im Fall einer Differenz wird diese Differenz durch Adaption mindestens eines Drucksensors ausgeglichen. Dabei kann ein Drucksensor als Führungssensor definiert werden, an den der jeweils andere Drucksensor adaptiert wird. Alternativ ist es möglich, beide Drucksensoren zu adaptieren.The mean pressures of both pressure sensors are preferably determined in the learning operating mode and, in the event of a difference, this difference is compensated for by adapting at least one pressure sensor. A pressure sensor can be defined as a guide sensor to which the other pressure sensor is adapted. Alternatively, it is possible to adapt both pressure sensors.

Der Abgleich der Drucksensoren wird vorzugsweise ebenfalls nur einmal je Betriebszyklus durchgeführt, da die Drucksensoren in der Regel während eines Betriebszyklus keine wesentlichen Veränderungen mehr erfahren und auch über Lebensdauer nur kleine Veränderungen zeigen. Zudem geht dem Abgleich immer eine erzwungene Druckangleichung der Drücke im Gas-Rail und im Flüssigkraftstoff-Rail nach dem vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren voraus.The adjustment of the pressure sensors is preferably also carried out only once per operating cycle, since the pressure sensors generally no longer experience any significant changes during an operating cycle and show only small changes over the service life. In addition, the comparison is always preceded by a forced equalization of the pressures in the gas rail and in the liquid fuel rail according to the proposed method according to the invention.

Des Weiteren bevorzugt wird ein zur Adaption eines Drucksensors eingestellter Offsetwert außerhalb des Lern-Betriebsmodus gehalten. Das heißt, dass kein erneuter Abgleich durchgeführt werden muss. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der zur Adaption eines Drucksensors eingestellter Offsetwert beim Abstellen des Verbrennungsmotors gespeichert wird, so dass bei einem Wiederstart der entsprechende Drucksensor mit dem gespeicherten Offsetwert initialisiert wird. Das heißt, dass auch in diesem Fall auf einen erneuten Abgleich der Drucksensoren verzichtet werden kann.Furthermore, an offset value set for adapting a pressure sensor is preferably kept outside the learning operating mode. This means that no new adjustment has to be carried out. As an alternative or in addition, it is proposed that the offset value set for adapting a pressure sensor is stored when the internal combustion engine is switched off, so that the corresponding pressure sensor is initialized with the stored offset value when the internal combustion engine is restarted. This means that in this case, too, there is no need to recalibrate the pressure sensors.

Außerhalb des Lern-Betriebsmodus wird vorzugsweise der Druck im Flüssigkraftstoff-Rail auf einen Wert eingestellt, der über dem Druck im Gas-Rail liegt. Dies gilt insbesondere dann, wenn zuvor im Lern-Betriebsmodus eine Druckangleichung erzwungen worden ist. Denn der Flüssigkraftstoffdruck sollte immer - zumindest geringfügig - über dem Gasdruck liegen. Vorzugsweise beträgt die Druckdifferenz weniger als 20 bar, weiterhin vorzugsweise weniger als 10 bar und besonders bevorzugt 5 bar oder weniger. Derart geringe Druckdifferenzen sind insbesondre möglich, wenn im Lern-Betriebsmodus ein Abgleich der Drucksensoren vorgenommen worden ist.Outside of the learning operating mode, the pressure in the liquid fuel rail is preferably set to a value that is above the pressure in the gas rail. This applies in particular if a pressure equalization has previously been forced in the learning operating mode. Because the liquid fuel pressure should always be - at least slightly - above the gas pressure. The pressure difference is preferably less than 20 bar, more preferably less than 10 bar and particularly preferably 5 bar or less. Such small pressure differences are particularly possible if the pressure sensors have been adjusted in the learning operating mode.

Vorteilhafterweise wird das Verfahren zumindest teilweise mit Hilfe eines Steuergeräts durchgeführt. Das heißt, dass zumindest einzelne Verfahrensschritte des vorgeschlagenen Verfahrens mit Hilfe eines Steuergeräts gesteuert werden. Das Verfahren kann somit weitgehend automatisiert werden. Das Steuergerät ist hierzu bevorzugt in datenübertragender Weise mit dem Absteuerventil und/oder mit den Drucksensoren des Kraftstoffsystems verbunden. Auf diese Weise kann mit Hilfe des Steuerventils der Strom zur Ansteuerung des Absteuerventils soweit erhöht werden, dass dieses sicher schließt, um die gewünschte Druckangleichung zu erzwingen. Ferner kann ein Abgleich der Drucksensoren mit Hilfe des Steuergeräts durchgeführt werden. Bei der Adaption mindestens eines Drucksensors kann zudem der zur Adaption erforderliche Offsetwert mit Hilfe des Steuergeräts eingestellt und/oder gespeichert werden, so dass bei einem Wiederstart des Kraftstoffsystems der jeweilige Drucksensor mit dem gespeicherten Wert initialisiert werden kann.The method is advantageously carried out at least partially with the aid of a control unit. This means that at least individual method steps of the proposed method are controlled with the aid of a control device. The process can thus be largely automated. For this purpose, the control device is preferably connected in a data-transferring manner to the shut-off valve and / or to the pressure sensors of the fuel system. In this way, with the help of the control valve, the current for controlling the shut-off valve can be increased to such an extent that it closes reliably in order to force the desired pressure equalization. Furthermore, the pressure sensors can be calibrated with the aid of the control device. When adapting at least one pressure sensor, the offset value required for the adaptation can also be set and / or stored with the aid of the control device so that when the fuel system is restarted, the respective pressure sensor can be initialized with the stored value.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Steuergerät vorgeschlagen, das dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Auf dem Steuergerät ist hierzu bevorzugt ein Computerprogramm mit einem entsprechenden Programmcode hinterlegt.To achieve the object mentioned at the outset, a control device is also proposed which is set up to carry out the method according to the invention. For this purpose, a computer program with a corresponding program code is preferably stored on the control device.

Darüber hinaus wird ein Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, das ein Gas-Rail für einen gasförmigen ersten Kraftstoff und ein Flüssigkraftstoff-Rail für einen flüssigen zweiten Kraftstoff sowie mindestens einen an das Gas-Rail und an das Flüssigkraftstoff-Rail angeschlossenen Zweistoffinjektor zum Einblasen bzw. Einspritzen der Kraftstoffe in einen Brennraum des Verbrennungsmotors umfasst. Ferner umfasst das Kraftstoffsystem einen hydraulisch gesteuerten Gasdruckregler zur Gasdruckregelung im Gas-Rail, ein elektrisch ansteuerbares Absteuerventil zur Rückführung einer dem Gas-Rail zugeführten Flüssigkraftstoffmenge sowie ein erfindungsgemäßes Steuergerät. Das vorgeschlagene Kraftstoffsystem umfasst damit alle Komponenten, die erforderlich sind, um das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Das heißt, dass das vorgeschlagene Kraftstoffsystem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Kraftstoffsystems können somit die gleichen Vorteile erreicht werden, die zuvor in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind. Insbesondere kann eine zu hohe Flüssigkraftstoff-Leckage in den Gasbereich vermieden werden, wenn sich der Verbrennungsmotor im Schub- oder Leerlaufbetrieb befindet.In addition, a fuel system for an internal combustion engine is proposed, which has a gas rail for a gaseous first fuel and a liquid fuel rail for a liquid second fuel as well as at least one dual-fuel injector connected to the gas rail and the liquid fuel rail for blowing in or out. Injecting the fuels into a combustion chamber of the internal combustion engine comprises. Furthermore, the fuel system comprises a hydraulically controlled gas pressure regulator for gas pressure regulation in the gas rail, an electrically controllable shut-off valve for returning an amount of liquid fuel supplied to the gas rail, and a control device according to the invention. The proposed fuel system thus comprises all components that are required to carry out the method according to the invention described above. This means that the proposed fuel system can be operated according to the method according to the invention. With the aid of the proposed fuel system, the same advantages can thus be achieved that have been described above in connection with the method according to the invention. In particular, excessive liquid fuel leakage into the gas area can be avoided when the internal combustion engine is in coasting or idling mode.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind am Gas-Rail ein erster Drucksensor und am Flüssigkraftstoff-Rail ein zweiter Drucksensor angeordnet. Mit Hilfe der Drucksensoren kann der Druck im jeweiligen Rail überwacht werden. Vorzugsweise wir mit Inbetriebnahme des Kraftstoffsystems ein Abgleich der Drucksensoren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt. Mit Hilfe des Abgleichs können Toleranzen ausgeglichen werden, so dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Gas-Rail und dem Druck im Flüssigkraftstoff-Rail, der über dem Druck im Gas-Rail liegen sollte, minimal gewählt werden kann. Die minimale Druckdifferenz wiederum reduziert die Leckage des Flüssigkraftstoffs in den Gasbereich, wenn sich der Verbrennungsmotor im Schub- oder Leerlaufbetrieb befindet.According to a preferred embodiment of the invention, a first pressure sensor is arranged on the gas rail and a second pressure sensor is arranged on the liquid fuel rail. The pressure in the respective rail can be monitored with the aid of the pressure sensors. When the fuel system is started up, the pressure sensors are preferably calibrated using the method according to the invention. With the help of the adjustment, tolerances can be compensated so that the pressure difference between the pressure in the gas rail and the pressure in the liquid fuel rail, which should be above the pressure in the gas rail, can be selected to be minimal. The minimal pressure difference in turn reduces the leakage of the liquid fuel into the gas area when the internal combustion engine is in coasting or idling mode.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems und
  • 2 eine graphische Darstellung einer Regelstrategie zur Durchführung eines Sensorabgleichs.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic representation of a fuel system according to the invention and
  • 2 a graphic representation of a control strategy for performing a sensor calibration.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in der 1 dargestellte Kraftstoffsystem dient der Versorgung eines Verbrennungsmotors mit einem gasförmigen ersten Kraftstoff, beispielsweise Erdgas, und einem flüssigen zweiten Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff. Die Kraftstoffe werden mit Hilfe mindestens eines Zweistoffinjektors 3 in einen Brennraum des Verbrennungsmotors eingeblasen bzw. eingespritzt. Der mindestens eine Zweistoffinjektor 3 wird über ein Gas-Rail 1 und ein Flüssigkraftstoff-Rail 2 mit den beiden Kraftstoffen versorgt. Der flüssige Kraftstoff dient zugleich als Steuermedium zur Steuerung des Zweistoffinjektors 3.That in the 1 The fuel system shown serves to supply an internal combustion engine with a gaseous first fuel, for example natural gas, and a liquid second fuel, for example diesel fuel. The fuels are fed with the help of at least one two-fuel injector 3 blown or injected into a combustion chamber of the internal combustion engine. The at least one two-substance injector 3 is via a gas rail 1 and a liquid fuel rail 2 supplied with the two fuels. The liquid fuel also serves as a control medium for controlling the dual-fuel injector 3 .

Das in Der 1 dargestellte Kraftstoffsystem umfasst ferner einen Gas-Tank 9 zur Bevorratung des gasförmigen Kraftstoffs, vorzugsweise in flüssiger Form. Mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe 10 wird der gasförmige Kraftstoff aus dem Gas-Tank 9 entnommen und über eine Gasversorgungsleitung 11 dem Gas-Rail 1 zugeführt. Die Zumessung von Kraftstoff in das Gas-Rail 1 wird mit Hilfe eines in der Gasversorgungsleitung 11 angeordneten Gasdruckreglers 4 geregelt. Auf diese Weise wird zugleich eine Druckregelung des Drucks im Gas-Rail 1 realisiert. Zwischen der Kraftstoffpumpe 10 und dem Gasdruckregler 4 sind ein Wärmetauscher 12 und ein Zwischenspeicher 13 in der Gasversorgungsleitung 11 angeordnet. Um einen Überdruck im Gas-Tank 9 zu verhindern, ist am Gas-Tank 9 ein Sicherheitsventil 14 vorgesehen, das mit Erreichen eines maximal zulässigen Grenzwerts öffnet und gasförmigen Kraftstoff an die Umgebung abgibt. Ein weiteres Sicherheitsventil 15 ist am Zwischenspeicher 13 vorgesehen. Eine Druckentlastung des Gas-Rail 1 kann über den Gasdruckregler 4 bewirkt werden, der hierzu über eine Rücklaufleitung 16 mit dem Gas-Tank 9 verbunden ist. Ein in der Rücklaufleitung 16 angeordnetes Rückschlagventil 17 verhindert, dass gasförmiger Kraftstoff aus dem Gas-Tank 9 in die Rücklaufleitung 16 gelangt.That in the 1 The fuel system shown further comprises a gas tank 9 to store the gaseous fuel, preferably in liquid form. With the help of a fuel pump 10 gets the gaseous fuel from the gas tank 9 taken and via a gas supply line 11 the gas rail 1 fed. The metering of fuel into the gas rail 1 is made with the help of one in the gas supply line 11 arranged gas pressure regulator 4th regulated. In this way, the pressure in the gas rail is also regulated 1 realized. Between the fuel pump 10 and the gas pressure regulator 4th are a heat exchanger 12 and a buffer 13 in the gas supply line 11 arranged. To an overpressure in the gas tank 9 to prevent is on the gas tank 9 a safety valve 14th provided that opens when a maximum permissible limit value is reached and releases gaseous fuel to the environment. Another safety valve 15th is at the buffer 13 intended. A pressure relief of the gas rail 1 can via the gas pressure regulator 4th caused by this via a return line 16 with the gas tank 9 connected is. One in the return line 16 arranged check valve 17th prevents gaseous fuel from entering the gas tank 9 into the return line 16 got.

Darüber hinaus umfasst das in der 1 dargestellte Kraftstoffsystem einen Flüssigkraftstoff-Tank 18 und eine Kraftstoffpumpe 20, mit deren Hilfe flüssiger Kraftstoff dem Flüssigkraftstoff-Tank 18 entnommen und über eine Flüssigkraftstoffversorgungsleitung 19 dem Flüssigkraftstoff-Rail 2 zugeführt wird. Die Druckregelung im Flüssigkraftstoff-Rail 2 erfolgt über eine Mengensteuerung an der Kraftstoffpumpe 20. Ein Druckbegrenzungsventil 21 vorgesehen, das über eine Rücklaufleitung 22 an den Flüssigkraftstoff-Tank 18 angebunden ist.In addition, the 1 fuel system shown is a liquid fuel tank 18th and a fuel pump 20th that use liquid fuel to the liquid fuel tank 18th removed and via a liquid fuel supply line 19th the liquid fuel rail 2 is fed. The pressure control in the liquid fuel rail 2 takes place via a quantity control on the fuel pump 20th . A pressure relief valve 21st provided via a return line 22nd to the liquid fuel tank 18th is connected.

Der flüssige Kraftstoff wird nicht nur als Steuermedium zur Steuerung des Zweistoffinjektors 3, sondern ferner zur Steuerung des Gasdruckreglers 4 eingesetzt. Der Gasdruckregler 4 ist hierzu über eine Zulaufdrossel 5 an das Flüssigkraftstoff-Rail 2 angebunden. Um den Steuerdruck zu variieren, ist ferner ein elektrisch ansteuerbares Absteuerventil 6 vorgesehen, das eine überschüssige Menge des flüssigen Kraftstoffs über die Rücklaufleitung 22 zurück in den Flüssigkraftstoff-Tank 18 führt. In Abhängigkeit von der Schaltstellung des Absteuerventils 6 kann somit der Steuerdruck im Gasruckregler 4 variiert werden. Der Gasdruckregler 4 und das Absteuerventil 6 bilden bei dem dargestellten Kraftstoffsystem eine als Baueinheit ausgeführte Druckregeleinheit 23 aus. The liquid fuel is not only used as a control medium for controlling the dual-fuel injector 3 , but also to control the gas pressure regulator 4th used. The gas pressure regulator 4th is for this purpose via an inlet throttle 5 to the liquid fuel rail 2 tied up. In order to vary the control pressure, an electrically controllable shut-off valve is also required 6th provided that an excess amount of the liquid fuel via the return line 22nd back to the liquid fuel tank 18th leads. Depending on the switching position of the shut-off valve 6th can thus control pressure in the gas pressure regulator 4th can be varied. The gas pressure regulator 4th and the shut-off valve 6th form a pressure control unit designed as a structural unit in the fuel system shown 23 out.

Der Druck im Gas-Rail 1 wird mit Hilfe eines Drucksensors 7 überwacht. Am Flüssigkraftstoff-Rail 2 ist ein weiterer Drucksensor 8 vorgesehen. Da Drucksensoren 7, 8 toleranzbehaftet sind und die Toleranz von Exemplar zu Exemplar unterschiedlich groß sein kann, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Inbetriebnahme des Kraftstoffsystems ein Abgleich der beiden Drucksensoren 7, 8 durchgeführt. Der Abgleich erfolgt in einem Lern-Betriebsmodus während einer Schub- oder Leerlaufphase des Verbrennungsmotors. Die zur Durchführung des Abgleichs erforderlichen Schritte sind graphisch in der 2 dargestellt. Die Schritte werden mit Hilfe eines Steuergeräts (nicht dargestellt) ausgeführt, das hierzu Sensorsignale der Drucksensoren 7, 8 erhält und über eine Steuerleitung (nicht dargestellt) mit dem elektrisch ansteuerbaren Absteuerventil 6 verbunden ist.The pressure in the gas rail 1 is made with the help of a pressure sensor 7th supervised. On the liquid fuel rail 2 is another pressure sensor 8th intended. Because pressure sensors 7th , 8th are subject to tolerances and the tolerance can be of different sizes from copy to copy, a comparison of the two pressure sensors is carried out according to the method according to the invention when the fuel system is started up 7th , 8th carried out. The comparison takes place in a learning operating mode during an overrun or idling phase of the internal combustion engine. The steps required to perform the adjustment are graphically shown in the 2 shown. The steps are carried out with the aid of a control device (not shown), which for this purpose generates sensor signals from the pressure sensors 7th , 8th receives and via a control line (not shown) with the electrically controllable shut-off valve 6th connected is.

Im Lern-Betriebsmodus wird zunächst das Absteuerventil 6 so stark bestromt, so dass dieses sicher schließt. Über die Zulaufdrossel 5 wird dem Gasdruckregler 4 so viel flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigkraftstoff-Rail 2 zugeführt bis der am Gasdruckregler 4 anliegende Steuerdruck dem Druck im Flüssigkraftstoff-Rail entspricht. Nach Art einer Druckwaage stellt der Gasdruckregler 4 den Druck im Gas-Rail 1 exakt auf den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail 2 ein, so dass in beiden Rails 1, 2 der gleiche Druck herrscht. Diese Situation im Lern-Betriebsmodus stellt die Ausgangssituation für den vorzunehmenden Abgleich der beiden Drucksensoren 7, 8 dar.In the learning operating mode, the shut-off valve 6th energized so strongly that it closes safely. Via the inlet throttle 5 becomes the gas pressure regulator 4th so much liquid fuel from the liquid fuel rail 2 fed to the on the gas pressure regulator 4th applied control pressure corresponds to the pressure in the liquid fuel rail. The gas pressure regulator adjusts like a pressure balance 4th the pressure in the gas rail 1 exactly to the pressure in the liquid fuel rail 2 one so that in both rails 1 , 2 the same pressure prevails. This situation in the learning operating mode represents the initial situation for the adjustment of the two pressure sensors to be carried out 7th , 8th represent.

Wie beispielhaft in der 2 dargestellt, werden zunächst in den Schritten A und B die mittleren Drücke beider Drucksensoren 7, 8 ermittelt. Anschließend wird in Schritt C ein Abgleich vorgenommen und die Differenz bzw. Abweichung zwischen den beiden Drucksensoren 7, 8 ermittelt. Liegt eine Abweichung vor, wird in Schritt D eine Korrektur vorgenommen, indem mindestens ein Drucksensor 7, 8 um einen Offsetwert K entsprechend adaptiert wird. Der Offsetwert K wird vorzugsweise im Steuergerät gespeichert, so dass der entsprechende Drucksensor 7, 8 nach einem Wiederstart des Verbrennungsmotors mit dem entsprechenden Offsetwert K initialisiert werden kann.As exemplified in the 2 shown, the mean pressures of both pressure sensors are initially shown in steps A and B. 7th , 8th determined. A comparison is then made in step C and the difference or deviation between the two pressure sensors 7th , 8th determined. If there is a discrepancy, a correction is made in step D by adding at least one pressure sensor 7th , 8th is adapted accordingly by an offset value K. The offset value K is preferably stored in the control device, so that the corresponding pressure sensor 7th , 8th can be initialized with the corresponding offset value K after restarting the internal combustion engine.

Nach erfolgtem Abgleich der Drucksensoren 7, 8 kann der Druck im Flüssigkraftstoff-Rail 2 minimal höher als der Druck im Gas-Rail 1 eingestellt werden. Dadurch wird eine Gasleckage in den Flüssigkraftstoffbereich verhindert. Zugleich wird auf diese Weise die Leckage von Flüssigkraftstoff in den Gasbereich minimiert, so dass auch im Schub- oder Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors die Leckagemenge sich auf ein tolerierbares Maß beschränkt.After the pressure sensors have been calibrated 7th , 8th can be the pressure in the liquid fuel rail 2 slightly higher than the pressure in the gas rail 1 can be set. This prevents gas leakage into the liquid fuel area. At the same time, the leakage of liquid fuel into the gas area is minimized in this way, so that the amount of leakage is limited to a tolerable level even when the internal combustion engine is overrun or idling.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016207743 A1 [0002]DE 102016207743 A1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Gas-Rail (1) für einen gasförmigen ersten Kraftstoff und ein Flüssigkraftstoff-Rail (2) für einen flüssigen zweiten Kraftstoff sowie mindestens einen an das Gas-Rail (1) und an das Flüssigkraftstoff-Rail (2) angeschlossenen Zweistoffinjektor (3) zum Einblasen bzw. Einspritzen der Kraftstoffe in einen Brennraum des Verbrennungsmotors, wobei der Druck im Gas-Rail (1) mit Hilfe eines hydraulisch gesteuerten Gasdruckreglers (4) geregelt wird, dem zur hydraulischen Steuerung flüssiger Kraftstoff aus dem Flüssigkraftstoff-Rail (2) über eine Zulaufdrossel (5) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Lern-Betriebsmodus eine Angleichung des Drucks im Gas-Rail (1) an den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail (2) erzwungen wird, indem ein elektrisch ansteuerbares Absteuerventil (6), das der Rückführung einer dem Gasdruckregler (4) zugeführten Flüssigkraftstoffmenge dient, geschlossen wird, bis der Gasdruckregler (4) nach Art einer Druckwaage den Druck im Gas-Rail (1) auf den Druck im Flüssigkraftstoff-Rail (2) eingestellt hat.A method for operating a fuel system of an internal combustion engine, comprising a gas rail (1) for a gaseous first fuel and a liquid fuel rail (2) for a liquid second fuel as well as at least one to the gas rail (1) and to the liquid fuel Rail (2) connected two-fuel injector (3) for blowing or injecting the fuels into a combustion chamber of the internal combustion engine, the pressure in the gas rail (1) being regulated with the aid of a hydraulically controlled gas pressure regulator (4), which is used for hydraulic control of liquid fuel is supplied from the liquid fuel rail (2) via an inlet throttle (5), characterized in that, in a learning operating mode, the pressure in the gas rail (1) is forced to match the pressure in the liquid fuel rail (2), by closing an electrically controllable shut-off valve (6), which is used to return a quantity of liquid fuel supplied to the gas pressure regulator (4), until the gasd pressure regulator (4) has set the pressure in the gas rail (1) to the pressure in the liquid fuel rail (2) in the manner of a pressure compensator. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffsystem im Schub- oder Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors in den Lern-Betriebsmodus versetzt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the fuel system is placed in the learning mode when the internal combustion engine is overrun or idling. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Lern-Betriebsmodus ein Abgleich eines am Gas-Rail (1) angeordneten ersten Drucksensors (7) mit einem am Flüssigkraftstoff-Rail (2) angeordneten zweiten Drucksensor (8) vorgenommen wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that, in the learning operating mode, a first pressure sensor (7) arranged on the gas rail (1) is compared with a second pressure sensor (8) arranged on the liquid fuel rail (2). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Lern-Betriebsmodus die mittleren Drücke beider Drucksensoren (7, 8) ermittelt werden und im Fall einer Differenz diese durch Adaption mindestens eines Drucksensors (7, 8) ausgeglichen wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the mean pressures of the two pressure sensors (7, 8) are determined in the learning operating mode and, in the event of a difference, this is compensated for by adapting at least one pressure sensor (7, 8). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Adaption eines Drucksensors (7, 8) eingestellter Offsetwert außerhalb des Lern-Betriebsmodus gehalten wird und/oder beim Abstellen des Verbrennungsmotors gespeichert wird, so dass bei einem Wiederstart der entsprechende Drucksensor (7, 8) mit dem gespeicherten Offsetwert initialisiert wird.Procedure according to Claim 3 or 4th , characterized in that an offset value set for adapting a pressure sensor (7, 8) is kept outside the learning operating mode and / or is stored when the internal combustion engine is switched off, so that the corresponding pressure sensor (7, 8) with the stored Offset value is initialized. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Lern-Betriebsmodus der Druck im Flüssigkraftstoff-Rail (2) auf einen Wert eingestellt wird, der über dem Druck im Gas-Rail (1) liegt, wobei vorzugsweise die Druckdifferenz weniger als 20 bar, weiterhin vorzugsweise weniger als 10 bar und besonders bevorzugt 5 bar oder weniger beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that outside the learning operating mode, the pressure in the liquid fuel rail (2) is set to a value which is above the pressure in the gas rail (1), the pressure difference preferably being less than 20 bar, further preferably less than 10 bar and particularly preferably 5 bar or less. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest teilweise mit Hilfe eines Steuergeräts durchgeführt wird, das hierzu bevorzugt in datenübertragender Weise mit dem Absteuerventil (6) und/oder mit den Drucksensoren (7, 8) verbunden ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out at least partially with the aid of a control device which for this purpose is preferably connected in a data-transferring manner to the control valve (6) and / or to the pressure sensors (7, 8). Steuergerät, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Control device which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. Kraftstoffsystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Gas-Rail (1) für einen gasförmigen ersten Kraftstoff und ein Flüssigkraftstoff-Rail (2) für einen flüssigen zweiten Kraftstoff sowie mindestens einen an das Gas-Rail (1) und an das Flüssigkraftstoff-Rail (2) angeschlossenen Zweistoffinjektor (3) zum Einblasen bzw. Einspritzen der Kraftstoffe in einen Brennraum des Verbrennungsmotors, ferner umfassend einen hydraulisch gesteuerten Gasdruckregler (4) zur Gasdruckregelung im Gas-Rail (1), ein elektrisch ansteuerbares Absteuerventil (6) zur Rückführung einer dem Gas-Rail (1) zugeführten Flüssigkraftstoffmenge sowie ein Steuergerät nach Anspruch 8.Fuel system for an internal combustion engine, comprising a gas rail (1) for a gaseous first fuel and a liquid fuel rail (2) for a liquid second fuel as well as at least one to the gas rail (1) and to the liquid fuel rail (2 ) connected two-substance injector (3) for blowing or injecting the fuels into a combustion chamber of the internal combustion engine, further comprising a hydraulically controlled gas pressure regulator (4) for gas pressure regulation in the gas rail (1), an electrically controllable shut-off valve (6) for returning one of the gas -Rail (1) the amount of liquid fuel supplied and a control unit Claim 8 . Kraftstoffsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Gas-Rail (1) ein erster Drucksensor (7) und am Flüssigkraftstoff-Rail (2) ein zweiter Drucksensor (8) angeordnet sind.Fuel system Claim 9 , characterized in that a first pressure sensor (7) is arranged on the gas rail (1) and a second pressure sensor (8) is arranged on the liquid fuel rail (2).
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