DE102006025920A1 - Internal-combustion engine`s fuel system controlling method, involves operating internal-combustion engine of vehicle with alcohol/petrol mixing fuels from fuel system, and using gaseous fuel as starting fuel during cold start of engine - Google Patents

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Abstract

The method involves operating an internal-combustion engine (1) of a vehicle e.g. motor vehicle, with alcohol or alcohol/petrol mixing fuels from a fuel system. The system has a storage tank (23) for the alcohol or alcohol/petrol mixing fuels and a storage tank (9) for a starting fuel, which has sufficient ignitability in order to be utilized during cold starting of the engine. A gaseous fuel such as butane or propane, is utilized as the starting fuel during the cold starting of the engine. The gaseous fuel is stored in commercial, exchangeable one-way gas cartridges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoffsystems einer mit Alkohol oder Alkoholmischkraftstoffen betreibbaren Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a method and a device for controlling of the fuel system one with alcohol or alcohol blended fuels operable internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Es sind Fahrzeuge bekannt, welche mit Alkohol oder Alkoholmischkraftstoffen, d.h. mit Kraftstoffen mit variablen Alkoholgehalten sowie mit Benzin betrieben werden können. Der Alkohol, z.B. Ethanol oder Methanol im Kraftstoff kann dabei in unterschiedlichen Anteilen im Bereich von 0 bis 100 % vorhanden sein. Solche Kraftstoffe bezeichnet man auch als "Flex Fuel" oder "Flexibel Fuel" (FF) und die damit betreibbaren Kraftfahrzeuge als Flexibel Fuel Vehicle (FFV). Gebräuchliche Alkoholmischungen sind beispielsweise M85, d.h. 85 % Methanol im Kraftstoff und E85, d.h. 85 % Ethanol im Kraftstoff, bei welchen der Benzinanteil folglich jeweils etwa 15 % beträgt.It vehicles are known which are mixed with alcohol or mixed alcohol fuels, i.e. operated with fuels with variable alcohol contents as well as gasoline can be. The alcohol, e.g. Ethanol or methanol in the fuel can do this present in varying proportions in the range of 0 to 100% be. Such fuels are also referred to as "flex fuel" or "flexible fuel" (FF) and the operable with it Motor vehicles as a flexible fuel vehicle (FFV). common Alcohol mixtures are for example M85, i. 85% methanol in Fuel and E85, i. 85% ethanol in the fuel, in which the Gasoline is therefore each about 15%.

Der Einsatz von solchen Mischkraftstoffen mit hohem Alkoholgehalt hat den Nachteil, dass sich das Fahrzeug bei niedrigen Temperaturen nur schwer starten lässt, da Alkohol bei niedrigen Temperaturen sehr schlecht verdampft. Bei Fahrzeugen, die mit 100 % Ethanol betankt wurden, ist deshalb ein Start unter 0°C beinahe nicht mehr möglich. Da somit ohne besondere Vorkehrungen Kaltstartprobleme auftreten, werden bei Fahrzeugen, die einen Betrieb mit 100 % Alkohol als Kraftstoff zulassen, kleine, fest eingebaute Kraftstoffzusatzbehälter mitgeführt, die eine geringe Menge an Startkraftstoff, z.B. Benzin beinhalten. Zum Starten des Fahrzeuges unterhalb bestimmter Außentemperaturen wird dann das Benzin als Startkraftstoff benutzt oder zusätzlich zu dem Alkohol eingespritzt, damit ein brennbares Gemisch entsteht. Das Problem hierbei besteht allerdings darin, dass bei einem Kaltstart immer nur sehr ge ringe Mengen von Kraftstoff dem zusätzlichen, den Startkraftstoff enthaltenden Behälter entnommen werden und im Laufe der Zeit dieser Startkraftstoff immer schlechter wird. Unter "schlechter" versteht man in diesem Zusammenhang, dass die leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffanteile wie Propan und Butan, durch die hohen Temperaturen im Motorraum während des Betriebes der Brennkraftmaschine und damit des Fahrzeugs, sowie durch das starke Schütteln des Fahrzeugs im Betrieb leicht verdampfen und aus dem Zusatzbehälter entweichen. Die für einen Kaltstart notwendigen Bestandteile sind dann verloren oder zumindest erheblich reduziert. Unter Umständen kann dann kein Kaltstart mehr durchgeführt werden.Of the Use of such mixed fuels with high alcohol content the disadvantage that the vehicle is at low temperatures difficult to start, because alcohol evaporates very poorly at low temperatures. at Vehicles refueled with 100% ethanol are therefore a start below 0 ° C almost impossible. Since thus cold start problems occur without special precautions, be used on vehicles that operate with 100% alcohol as fuel allow small, built-in fuel additive container carried, the one small amount of starting fuel, e.g. Include gasoline. To start of the vehicle below certain outside temperatures then becomes the Gasoline used as starting fuel or injected in addition to the alcohol, so that a combustible mixture is formed. The problem here is However, the fact that in a cold start always very small amounts of fuel the additional, taken from the starting fuel containing container and in Over time, this starting fuel gets worse and worse. By "bad" one understands in this Related to that, the volatile hydrocarbon content like propane and butane, due to the high temperatures in the engine compartment while the operation of the internal combustion engine and thus of the vehicle, as well by the strong shaking of the Evaporate the vehicle slightly during operation and escape from the auxiliary reservoir. The for A cold start necessary components are then lost or at least significantly reduced. Under certain circumstances, then no cold start more performed become.

In den Druckschriften US 4,911,116 A und US 4,646,691 A sind Kraftstoffsysteme für Brennkraftmaschinen eines Kraftfahrzeugs beschrieben, die mit Alkohol betrieben werden und separate Kaltstart-Tanks aufweisen, die Benzin enthalten, das für den Start des Motors verwendet wird. Anschließend, wenn der Motor gestartet worden ist und beginnt warm zu werden, wird statt des Kaltstart-Kraftstoffes der Haupttank mit dem Alkohol enthaltenen Kraftstoff zugeschaltet. Nachteilig ist hierbei, dass beide Tanks eine separate Befüllung erfordern, d.h. Zuführleitungen zur Karosserieaußenseite und separate Tankklappen. Auch muss der Fahrer den Kraftstoffstand in beiden Tanks verfolgen, um sie rechtzeitig nachfüllen zu können. Des Weiteren muss er zwischen zwei separaten Tankstutzen unterscheiden, was bei Nichtbeachtung zu einer Fehlbefüllung der beiden Tanks führen kann.In the pamphlets US 4,911,116 A and US 4,646,691 A U.S. Patent Nos. 3,848,988 and 4,422,011 describe fuel systems for internal combustion engines of a motor vehicle which are operated with alcohol and have separate cold start tanks containing gasoline used for starting the engine. Subsequently, when the engine has been started and starts to warm, instead of the cold start fuel, the main tank is switched on with the fuel contained in the alcohol. The disadvantage here is that both tanks require a separate filling, ie supply lines to the body outside and separate tank flaps. Also, the driver must track the fuel level in both tanks in order to refill them in time. Furthermore, it must distinguish between two separate filler neck, which can lead to incorrect filling of the two tanks if ignored.

In der EP 1 058 780 B1 ist ein Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffsystemen von Fahrzeugen beschrieben, welche an einen Antrieb mit Alkohol enthaltenen Kraftstoffen und mit Benzin angepasst sind. Das System weist einen Haupttank für Kraftstoff und einen Kaltstarttank für Kraftstoff auf, welcher eine hinreichende Entzündlichkeit aufweist, um bei Kaltstart eingesetzt zu werden. Ferner ist ein Kraftstoffleitungssystem vorgesehen, welche diese Tanks miteinander und mit einem Einspritzmittel des Motors des Fahrzeugs verbindet, wobei wenigstens eine Pumpe zum Transport von Kraftstoff durch das Kraftstoffleitungssystem ausgebildet ist. Das System wird derart gesteuert, dass Kraftstoff aus dem Haupttank in den Kaltstart-Tank überführt wird, wenn der Alkoholgehalt des Kraftstoffes unterhalb eines vorherbestimmten Grenzwertes liegt.In the EP 1 058 780 B1 A method is described for controlling fuel systems of vehicles which are adapted to drive with alcohol-containing fuels and gasoline. The system has a main tank for fuel and a cold start tank for fuel, which has sufficient flammability to be used at cold start. Further, a fuel line system is provided, which connects these tanks with each other and with an injection means of the engine of the vehicle, wherein at least one pump for transporting fuel through the fuel line system is formed. The system is controlled so that fuel from the main tank is transferred to the cold start tank when the alcohol content of the fuel is below a predetermined limit.

Aus der DE-OS 25 36 432 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die mit Alkohol und Alkohol-Mischkraftstoffen betreibbar ist und bei welcher in einem eine Hauptgemischbildungseinrichtung umgehenden Nebenansaugkanal eine Kaltstarteinrichtung mit einer elektrisch betriebenen Heizvorrichtung vorgesehen ist. Die nötige Luft für das Kaltstartgemisch wird vom Hauptluftansaugkanal abgezweigt, wobei die Strömungsverbindung durch eine Absperrvorrichtung unterbrochen werden kann. Durch die Aufwärmung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird die Startfreudigkeit der Brennkraftmaschine bei niedrigen Umgebungstemperaturen verbessert.Out DE-OS 25 36 432 an internal combustion engine is known which with Alcohol and alcohol blending fuels is operable and in which in a secondary intake passage bypassing a main mixing means a cold start device with an electrically operated heater is provided. The necessary Air for the cold start mixture is diverted from the main air intake duct, wherein the flow connection can be interrupted by a shut-off device. By the warming the fuel-air mixture is the starting ability of the internal combustion engine improved at low ambient temperatures.

Aus der JP-A-52 665/1982 ist eine Heizeinrichtung zum Erwärmen einer Einlassleitung bekannt, wobei die Heizeinrichtung nach Maßgabe des Ausgangs eines Alkoholkonzentrationssensors gesteuert wird und bei der die Wärmeerzeugungsmenge der Heizeinrichtung größer wird, wenn die Alkoholkonzentration einen Bezugswert einnimmt oder größer als dieser ist.Out JP-A-52 665/1982 is a heater for heating a Inlet line known, the heater according to the output an alcohol concentration sensor is controlled and in which the Heat generation amount the heater gets bigger, if the alcohol concentration is a reference or greater than This is.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoffsystems einer mit Alkohol oder Alkoholmischkraftstoffen betreibbaren Brennkraftmaschine anzugeben, das auch bei sehr hohen Alkoholanteilen einen Start bei niedrigen Temperaturen sicherstellt.The object of the invention is a method and a device for controlling the fuel system of an operable with alcohol or alcohol blended fuels internal combustion engine indicate that even at very high alcohol content ensures a start at low temperatures.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.These Task is performed according to the characteristics of independent claims solved. Advantageous developments and refinements of the invention are in the subclaims characterized.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoffsystems einer mit Alkohol oder Alkohol/Benzinmischkraftstoffen betreibbaren Brennkraftmaschine mit einem Vorratsbehälter für den Alkohol oder Alkohol/Benzinmischkraftstoff und einem Vorratsbehälter für einen Startkraftstoff, welcher eine hinreichende Entzündlichkeit aufweist, um bei Kaltstarts der Brennkraftmaschine eingesetzt zu werden. Als Startkraftstoff wird dabei gasförmiger Brennstoff verwendet. Dies hat den Vorteil, dass ein Start der Brennkraftmaschine auch bei sehr hohen Alkoholanteilen im Hauptkraftstoff und gleichzeitig niedrigen Außentemperaturen ein sicherer Start der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.The Invention is characterized by a method and a corresponding Device for controlling the fuel system one with alcohol or alcohol / gasoline mixed fuel operable internal combustion engine with a storage container for the Alcohol or alcohol / gasoline mixed fuel and a reservoir for one Starting fuel, which has a sufficient flammability to at Cold starts the internal combustion engine to be used. As a starting fuel becomes more gaseous Used fuel. This has the advantage that a start of the internal combustion engine even with very high alcohol contents in the main fuel and at the same time low outside temperatures a safe start of the internal combustion engine is guaranteed.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als gasförmiger Brennstoff Butan, Propan oder ein Propan/Butangemisch verwendet wird, der in handelsüblichen, austauschbaren, metallischen Einweg-Gaskartuschen gespeichert ist, da diese überall im Handel kostengünstig erhältlich sind und darüber hinaus eine klar definierte Spezifikation aufweisen.Especially It is advantageous if, as the gaseous fuel, butane, propane or a propane / butane mixture used in commercial, interchangeable, disposable metal gas cartridges is stored, since these everywhere inexpensive in trade available are and above have a clearly defined specification.

Des Weiteren hat die Verwendung von solchen herkömmlichen Gaskartuschen als Vorratsbehälter für den Startkraftstoff den Vorteil, dass sie bei Bedarf leicht ausgewechselt werden können.Of Further, the use of such conventional gas cartridges as reservoir for the Starting fuel the advantage that they easily replaced if necessary can be.

Über die Spezifikation des gasförmigen Brennstoffes, des Rohrleitungssystems zwischen der Gaskartusche und der Einblasestelle im Saugrohr und dem Querschnitt der Einblasedüse lässt sich die benötigte Kraftstoffmenge leicht dosieren.About the Specification of gaseous fuel, the piping system between the gas cartridge and the Einblasestelle In the intake manifold and the cross section of the injection nozzle can be the required amount of fuel easy to dose.

Die Zumessung des gasförmigen Brennstoffes lässt sich auf einfache Weise durch Öffnen eines über Signale einer Steuerungseinrichtung elektrisch betätigten Absperrventils erreichen.The Metering of the gaseous Fuel leaves in a simple way by opening one over Signals of a control device electrically operated shut-off valve to reach.

Eine leichte Auswechselbarkeit des Vorratsbehälters ergibt sich, wenn dieser an einer für den Fahrer des mit der Brenn kraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges leicht zugänglichen Stelle im Fahrzeug innerhalb einer Aufnahmevorrichtung angeordnet und mittels einer Befestigungsvorrichtung arretiert ist.A easy replaceability of the reservoir results when this at one for the driver of the equipped with the internal combustion engine vehicle easily accessible Position arranged in the vehicle within a recording device and locked by means of a fastening device.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aufnahmevorrichtung einen Adapter aufweist, der zum Anschluss von Schraubkartuschen, Ventilkartuschen oder Stechkartuschen ausgebildet ist. Damit lassen sich Gaskartuschen mit unterschiedlichen Anschlussmechanismen verwenden.Especially It is advantageous if the receiving device has an adapter, for connecting screw cartridges, valve cartridges or piercing cartridges is trained. This allows gas cartridges with different Use connection mechanisms.

Durch Vorsehen einer, der crashsicheren Aufnahmevorrichtung zugeordneten Sicherheitsarmatur, welche ein mechanisches Überdruckventil und eine Schmelzsicherung aufweist und die im Falle einer Gefahr den Brennstoff zu einer sicheren Stelle im Fahrzeug leitet ist gewährleistet, dass auch bei unvorhergesehenen Ereignissen wie Unfällen oder Bränden kein Schaden entstehen kann.By Providing a, the crash-safe recording device associated Safety fitting, which is a mechanical pressure relief valve and a fuse and, in the event of a hazard, make the fuel a safe fuel Heading in the vehicle is guaranteed that even in the event of unforeseen circumstances Events like accidents or fires no damage can occur.

Durch die Verwendung einer einfachen Gaszuführleitung welche von dem Adapter zu dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine führt und an deren Ende eine Gaseinblasedüse mit konstantem Öffnungsquerschnitt angeordnet ist und in die ein elektrisch steuerbares Absperrventil zum Dosieren des Brennstoffes geschaltet ist, ergibt sich eine einfache, nur wenige Bauteile umfassende Anordnung, die darüber hinaus wenig bis gar keine Wartung beansprucht.By the use of a simple gas supply line which from the adapter leads to the intake of the engine and at the end of a Gaseinblasedüse with constant opening cross section is arranged and in the an electrically controllable shut-off valve connected to dosing the fuel, there is a simple, only few component comprehensive arrangement, which in addition little to none Maintenance claimed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.One embodiment The invention is explained in more detail below with reference to the schematic drawing.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine für sowohl mit Benzin oder mit Alkohol als auch mit beliebigen Mischungsverhältnis dieser Kraftstoffe betreibbare Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeuges. Solche Fahrzeuge werden als flexible fueled vehicle (FFV) oder als variable fuel vehicles (VFV) bezeichnet. In dieser Figur sind nur die für das Verständnis der Erfindung nötigen Komponenten darge stellt. Insbesondere sind die für die Zündung des Kraftstoff-/Luftgemisches nötige Zündeinrichtung und Teile das Kraftstoffversorgungssystem für den Flex fuel Betrieb weggelassen. Die Erfindung wird anhand einer Brennkraftmaschine mit 4 Zylindern Z1-Z4 erläutert, sie ist aber auch für Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderanzahl anwendbar und zwar unabhängig von der Art des Motorenkonzeptes, z.B. Viertakt-Ottomotor, Zweitaktmotor oder Drehkolbenmotor.The single FIGURE shows a schematic representation of an operable for both gasoline or alcohol and with any mixing ratio of these fuels internal combustion engine 1 a motor vehicle. Such vehicles are referred to as flexible fueled vehicles (FFV) or variable fuel vehicles (VFVs). In this figure, only necessary for the understanding of the invention components are Darge presents. In particular, the necessary for the ignition of the fuel / air mixture ignition device and parts of the fuel supply system for the Flex fuel operation are omitted. The invention will be explained with reference to an internal combustion engine with 4 cylinders Z1-Z4, but it is also applicable to internal combustion engines with a different number of cylinders and regardless of the type of engine concept, eg four-stroke gasoline engine, two-stroke engine or rotary engine.

Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Ansaugtrakt 2 und ein Abgastrakt 3 zugeordnet, die mittels nicht dargestellter Einlassventile und Auslassventile mit den Brennräumen der Zylinder Z1-Z4 der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen. Der Brennkraftmaschine 1 wird über den Ansaugtrakt 2 die zur Verbrennung des Kraftstoff/Luftgemisches benötigte Frischluft zugeführt. Im Ansaugtrakt 2 sind in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen ein Luftfilter 4, ein als Lastsensor dienender Luftmassenmesser 5 und ein Drosselklappenblock 6 mit einer Drosselklappe 7 und einem nicht dargestellten Drosselklappensensor zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 7 vorgesehen. Als Lastsensor für die Brennkraftmaschine kann an Stelle des Luftmassenmessers 5 auch ein Saugrohrdrucksensor verwendet werden.The internal combustion engine 1 is an intake tract 2 and an exhaust tract 3 assigned, which are connected by means not shown inlet valves and exhaust valves with the combustion chambers of the cylinders Z1-Z4 of the internal combustion engine. The internal combustion engine 1 gets over the intake tract 2 supplied to the combustion of the fuel / air mixture fresh air needed. In the intake tract 2 are seen in the flow direction of the intake air an air filter 4 , an air mass meter serving as a load sensor 5 and a throttle block 6 with a throttle 7 and a not shown throttle valve sensor for detecting the Öffnungswin kels the throttle 7 intended. As a load sensor for the internal combustion engine, instead of the air mass meter 5 Also, a Saugrohrdrucksensor be used.

Der Ansaugtrakt 2 umfasst ferner eine der Anzahl der Zylinder Z1-Z4 entsprechende Anzahl von Einzelsaugrohren, denen jeweils ein Injektor I1-I4 zum Einspritzen des Flex fuel Kraftstoffes zugeordnet ist. Als Injektoren I1-I4 für den Flex fuel-Kraftstoff können dabei aus dem Stand der Technik bekannte Einspritzventile beliebiger Art herangezogen werden, wie sie beispielsweise aus der Einspritztechnik für Benzinbetrieb im Einsatz sind. Insbesondere sind hierfür sowohl elektromagnetisch angetriebene als auch mit einem Piezoaktor versehene Einspritzventile geeignet. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Flex fuel-Kraftstoff nicht wie dargestellt, in die einzelnen Saugrohre einzuspritzen, sondern direkt in die Brennräume der entsprechenden Zylinder (Kraftstoff-Direkteinspritzung). Die einzelnen Injektoren I1-I4 sind über nicht näher bezeichnete Leitungen mit einem, den Flex fuel-Kraftstoff FF_KST enthaltenden Vorratsbehälter 23 (Tank) verbunden.The intake tract 2 further comprises a number of cylinders Z1-Z4 corresponding number of individual intake, each of which an injector I1-I4 is assigned for injecting the Flex fuel fuel. As injectors I1-I4 for the flex fuel fuel injectors of any kind known from the prior art can be used, as they are for example from the injection technology for gasoline operation in use. In particular, both electromagnetically driven and also provided with a piezoelectric injectors are suitable for this purpose. In addition, it is also possible not to inject the flex fuel fuel as shown in the individual intake manifolds, but directly into the combustion chambers of the corresponding cylinder (direct fuel injection). The individual injectors I1-I4 are unspecified lines with a, the flex fuel fuel FF_KST containing reservoir 23 (Tank) connected.

Nach der Verbrennung strömt das Abgas über den Abgastrakt 3 und einen nicht dargestellten Abgaskatalysator und einen Schalldämpfer gereinigt in die Umgebung.After combustion, the exhaust gas flows over the exhaust tract 3 and a catalytic converter, not shown, and a silencer cleaned in the environment.

Um einen Start der Brennkraftmaschine 1 bei Betrieb mit einem Kraftstoff mit hohem Alkoholgehalt auch bei niedrigen Temperaturen sicher zu gewährleisten, wird im Fahrzeug ein Startkraftstoff mitgeführt, der anstelle des Hauptkraftstoffes FF_KST oder wahlweise zusätzlich zu dem Hauptkraftstoff FF_KST abhängig von der Umgebungstemperatur und/oder der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine 1 während des Startvorganges der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt wird.To start the engine 1 to ensure safe operation even at low temperatures when operating with a fuel with high alcohol content, a starting fuel is carried in the vehicle, instead of the main fuel FF_KST or optionally in addition to the main fuel FF_KST depending on the ambient temperature and / or the coolant temperature of the internal combustion engine 1 during the starting process of the internal combustion engine 1 is injected.

Hierzu ist im Fahrzeug eine, vom Fahrer des Fahrzeuges leicht zugängliche, crashsichere Aufnahmevorrichtung 8, beispielsweise im Kofferraum des Fahrzeuges, vorgesehen, in die ein auswechselbarer Behälter 9 mit dem Startkraftstoff eingesetzt und mittels eines geeigneten Befestigungsmittels 10, beispielsweise eines Bügels, der den Behälter formschlüssig umfasst, sicher arretiert werden kann.For this purpose, in the vehicle a, easily accessible by the driver of the vehicle, crash-safe recording device 8th For example, in the trunk of the vehicle, provided in the interchangeable container 9 used with the starting fuel and by means of a suitable fastener 10 For example, a strap that includes the container form-fitting, can be securely locked.

Als Startkraftstoff, auch als Hilfskraftstoff zum Starten bezeichnet, dient gasförmiger Brennstoff, der in handelsüblichen und austauschbaren metallischen Einweg-Gaskartuschen gespeichert ist und die in der Regel zum Betrieb von tragbaren Geräten dienen, insbesondere im Camping Bereich. Solche Gaskartuschen für Flüssiggas können entweder Butan, Propan oder ein Propan/Butanmix enthalten und sind beispielsweise nach der DIN EN 417 genormt. Solche herkömmlichen Gaskartuschen weisen eine Gasmenge von 190, 370, 500 oder 900 gr. auf. Zum Anschluss der Gaskartuschen ist an der Aufnahmevorrichtung 8 eine Adapter 11 vorgesehen, mit dem die Gaskartusche mit einer Gaszuführleitung 12 in Fließverbindung gebracht werden kann. Der Adapter 11 ist dabei dermaßen ausgestaltet, dass sowohl sogenannte handelsübliche Schraubkartuschen, Ventilkartuschen oder Stechkartuschen angeschlossen werden können.As starting fuel, also referred to as auxiliary fuel for starting, is used gaseous fuel stored in commercial and replaceable metal disposable gas cartridges and are usually used to operate portable devices, especially in the camping area. Such gas cartridges for liquefied gas can contain either butane, propane or a propane / butane mixture and are standardized, for example, according to DIN EN 417. Such conventional gas cartridges have a gas amount of 190, 370, 500 or 900 gr. To connect the gas cartridges is to the recording device 8th an adapter 11 provided with the gas cartridge with a gas supply line 12 can be brought into fluid communication. The adapter 11 is designed so that both so-called commercially available screw cartridges, valve cartridges or piercing cartridges can be connected.

Bei Stechkartuschen wird die Gasversorgung erreicht durch Anstechen der Kartusche mittels einer besonderen Vorrichtung, die Teil des Adapters 11 ist. Bei einer Kartusche mit Entnahmeventil weist die Kartusche an ihrem oberen Ende eine Öffnung auf, in welche ein Stiftventil oder ein Sitzventil eingesetzt wird. Bei einer Schraubkartusche wir die Kartusche mittels eines am Adapter befindlichen Gegengewindes befestigt und damit die Fließverbindung hergestellt.In piercing cartridges, the gas supply is achieved by puncturing the cartridge by means of a special device, the part of the adapter 11 is. In a cartridge with removal valve, the cartridge has at its upper end an opening into which a pin valve or a seat valve is used. In a screwed cartridge, we attached the cartridge by means of a counter thread located on the adapter and thus produced the flow connection.

Die Gaszuführleitung 12 führt zu einer Stelle im Ansaugtrakt 2 stromabwärts der Drosselklappe 7, wo eine Gaseinblasedüse 13 mit definiertem Auslassquerschnitt zum Einblasen des Startkraftstoffes angeordnet ist. Im Verlauf der Gaszuführleitung 12 ist in der Nähe des Adapters 11 ein elektrisch ansteuerbares Absperrventil 14 mit einer EIN/AUS Charakteristik vorgesehen, mit dem die Gaszufuhr zu dem Ansaugtrakt 2 freigegeben oder gesperrt werden kann.The gas supply line 12 leads to a point in the intake tract 2 downstream of the throttle 7 where a gas injection nozzle 13 is arranged with a defined outlet cross section for blowing the starting fuel. In the course of the gas supply line 12 is near the adapter 11 an electrically controllable shut-off valve 14 provided with an ON / OFF characteristic, with which the gas supply to the intake tract 2 can be released or blocked.

Zwischen Adapter 11 und diesem Absperrventil 14 ist in der Gaszuführleitung 12 eine Abzweigleitung 17 vorgesehen, in die ein mechanisches Überdruckventil 15, sowie eine Schmelzsicherung 16 geschalten sind. Diese beiden Elemente, die zu einer einzigen Baueinheit zusammengefasst sein können, haben die Aufgabe bei Überdruck, z.B. bei Deformation der Kartusche, bzw. bei Überhitzung im Brandfalle das in der Kartusche gespeicherte Gas zu einer sicheren Stelle zu leiten. Beispielsweise kann das Gas über entsprechende Leitungen in den Kraftstofftank für den Flex fuel-Kraftstoff, in einen Aktivkohlefilter einer Tankentlüftungsanlage oder über eine Entlüftungsleitung im Tankeinfüllstutzen an die Umgebung abgegeben werden.Between adapters 11 and this shut-off valve 14 is in the gas supply line 12 a branch line 17 provided in which a mechanical pressure relief valve 15 , as well as a fuse 16 are switched. These two elements, which can be combined into a single unit, have the task of overpressure, for example, in case of deformation of the cartridge, or in case of fire in case of fire to direct the gas stored in the cartridge to a safe location. For example, the gas can be discharged via corresponding lines in the fuel tank for the flex fuel fuel, in an activated carbon filter of a tank ventilation system or via a vent line in the filler neck to the environment.

Um zu entscheiden, ob ein Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 vorliegt und somit Startkraftstoff zugemessen werden muss oder nicht, ist ein Temperatursensor 20 und ein Kühlmitteltem peratursensor 22 vorgesehen, der ein der Umgebungstemperatur entsprechendes Signal abgibt.To decide if a cold start of the internal combustion engine 1 is present and therefore starter fuel must be metered or not, is a temperature sensor 20 and a coolant temperature sensor 22 provided which emits a signal corresponding to the ambient temperature.

Der Druck in der Gaskartusche ist stark von der Temperatur des Gases abhängig. Da die Temperatur bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine nach langer Abstellzeit annähernd der Temperatur der Brennkraftmaschine entspricht, lässt sich damit der Druck in der Gaskartusche mit genügend großer Genauigkeit abschätzen. Damit aber lässt sich bei konstantem Querschnitt der Gaseinblasedüse 13 der Durchfluss durch die Gaseinblasedüse 13 abschätzen, der wiederum vom Druck in der Gaszuführleitung 12 abhängig ist. Dadurch ist eine genaue Dosierung des Gas/Luftgemisches für den Startfall möglich.The pressure in the gas cartridge is heavily dependent on the temperature of the gas. Since the temperature at a cold start of the engine after long shutdown approximately corresponds to the temperature of the internal combustion engine, so can the pressure in the gas cartridge with sufficiently large Estimate accuracy. But this can be at constant cross section of the gas injection nozzle 13 the flow through the gas injection nozzle 13 estimate, in turn, from the pressure in the gas supply 12 is dependent. As a result, a precise metering of the gas / air mixture for the start case is possible.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Gasstromes besteht darin, den Druck mit Hilfe eines Sensors 18 in der Abzweigleitung 17 zu bestimmen. Mit Hilfe dieses Drucksensors 18 kann zusätzlich der Füllstand der Gaskartusche festgestellt werden.Another way to determine the gas flow is the pressure with the help of a sensor 18 in the branch line 17 to determine. With the help of this pressure sensor 18 In addition, the fill level of the gas cartridge can be determined.

Zum Steuern und Regeln der Brennkraftmaschine 1 ist eine Steuereinrichtung (ECU, electronic control unit) 19 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Die Steuereinrichtung 19 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.For controlling and regulating the internal combustion engine 1 is a control device (ECU, electronic control unit) 19 provided, which are assigned to sensors that detect different measured variables and each determine the measured value of the measured variable. The control device 19 determined depending on at least one of the measured variables manipulated variables, which are then converted into one or more control signals for controlling the actuators by means of appropriate actuators.

Die Sensoren sind beispielsweise der Temperatursensor 20 für die Umgebungstemperatur, der Drucksensor 18 der Gasanlage, der Luftmassenmesser 5, der Drosselklappensensor, der Kühlmitteltemperatursensor 22, ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird, ein Sensor für die Kraftstoffzusammensetzung des Flex-fuel-Kraftstoffes und weitere für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 nötige Sensoren, die nicht explizit dar gestellt sind und deren Signale in der Figur allgemein mit dem Bezugszeichen ES angedeutet sind.The sensors are for example the temperature sensor 20 for the ambient temperature, the pressure sensor 18 the gas system, the air mass meter 5 , the throttle valve sensor, the coolant temperature sensor 22 , a crankshaft angle sensor, which detects a crankshaft angle, which is then assigned a speed, a sensor for the fuel composition of the flex-fuel fuel and others for the operation of the internal combustion engine 1 necessary sensors that are not explicitly provided and whose signals are indicated in the figure generally by the reference symbol ES.

Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 7, die Injektoren I1-I4 und das Absperrventil 14. Weitere Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1 nötig sind, aber nicht explizit dargestellt sind, sind in der Figur allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.The actuators are, for example, the throttle 7 , the injectors I1-I4 and the shut-off valve 14 , Further signals for further actuators, which operate the internal combustion engine 1 are necessary, but not shown explicitly, are generally indicated in the figure by the reference symbol AS.

Die Steuerungseinrichtung 19 ist zudem über eine Datenleitung mit einem Datenspeicher 21 verbunden, in dem u.a. Kennfelder KF abgelegt sind, in denen Schwellenwerte SW sowohl für die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine 1 als auch für die Außentemperatur gespeichert sind.The control device 19 is also via a data line with a data memory 21 in which among other maps KF are stored, in which threshold values SW both for the coolant temperature of the internal combustion engine 1 as well as the outside temperature are stored.

Unter anderem ermittelt die Steuerungseinrichtung 19 in Abhängigkeit des Lastsignals und der Drehzahl unter Auswertung des Signals des Sensors für die Zusammensetzung des Flex-fuel Kraftstoffes den passenden Zündzeitpunkt und die Einspritzzeitdauer. Darüber steuert sie in Abhängigkeit von den definierten Temperaturschwellen SW das Einspritzen des Startkraftstoffes.Among other things, the controller determines 19 as a function of the load signal and the speed, evaluating the signal of the sensor for the composition of the flex-fuel fuel, the appropriate ignition timing and the injection period. In addition, it controls the injection of the starting fuel as a function of the defined temperature threshold SW.

Soll die Brennkraftmaschine 1 gestartet werden, so wird abgefragt, ob ein sogenannter Kaltstart erfolgt. Hierzu wird die aktuelle Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine und/oder der Wert der Außentemperatur mittels der entsprechenden Sensoren erfasst und mit den vorgegebenen Schwellenwerten SW verglichen. Liegt ein Kaltstart vor, so wird über elektrische Signale der Steuerungseinrichtung 19 das Absperrventil 14 geöffnet, so dass gasförmiger Startkraftstoff aufgrund der Druckdifferenz zwischen Gaskartusche und Ansaugtrakt 2 in das Saugrohr eingebracht wird. Das Absperrventil 14 bleibt solange geöffnet, bis sich im Saugrohr ein brennbares Gemisch gebildet hat und die Brennkraftmaschine gestartet werden kann. In Abhängigkeit der Starttemperatur und der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 kann das Absperrventil 14 anschließend noch weitere Male geöffnet und geschlossen werden. Auch ist eine parallele Kraftstoffzuführung von Flex fuel Kraftstoff FF_KST und Gas möglich, solange bis die Temperaturverhältnisse im Ansaugtrakt 2 und im Zylinder der Brennkraftmaschine einen alleinigen Betrieb mit Flex fuel-Kraftstoff erlauben. In der Regel handelt es sich hierbei nur um wenige Sekunden, da sich die Temperatur sowohl der Einlassventile als auch die Temperatur im Zylinder sehr schnell erhöht.Should the internal combustion engine 1 are started, it is queried whether a so-called cold start occurs. For this purpose, the current temperature of the coolant of the internal combustion engine and / or the value of the outside temperature is detected by means of the corresponding sensors and compared with the predetermined threshold values SW. If there is a cold start, the control device is triggered by electrical signals 19 the shut-off valve 14 opened so that gaseous starting fuel due to the pressure difference between the gas cartridge and intake 2 is introduced into the suction pipe. The shut-off valve 14 remains open until a combustible mixture has formed in the intake manifold and the internal combustion engine can be started. Depending on the starting temperature and the speed of the internal combustion engine 1 can the shut-off valve 14 then open and close several more times. Also, a parallel fuel supply of Flex fuel fuel FF_KST and gas is possible until the temperature conditions in the intake system 2 and allow in the cylinder of the internal combustion engine sole operation with Flex fuel fuel. As a rule, these are only a few seconds, since the temperature of both the inlet valves and the temperature in the cylinder increases very rapidly.

Claims (10)

Verfahren zum Steuern des Kraftstoffsystems einer mit Alkohol oder Alkohol/Benzinmischkraftstoffen betreibbaren Brennkraftmaschine (1) mit einem Vorratsbehälter (23) für den Alkohol oder Alkohol/Benzinmischkraftstoff (FF_KST) und einem Vorratsbehälter (9) für einen Startkraftstoff, welcher eine hinreichende Entzündlichkeit aufweist, um bei Kaltstarts der Brennkraftmaschine (1) eingesetzt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Startkraftstoff gasförmiger Brennstoff verwendet wird.Method for controlling the fuel system of an internal combustion engine operable with alcohol or alcohol / gasoline blending fuels ( 1 ) with a storage container ( 23 ) for the alcohol or alcohol / gasoline mixed fuel (FF_KST) and a storage container ( 9 ) for a starting fuel, which has a sufficient flammability, in cold starts of the internal combustion engine ( 1 ) to be used, characterized in that gaseous fuel is used as the starting fuel. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiger Brennstoff Butan, Propan oder ein Propan/Butangemisch dient.Method according to claim 1, characterized in that that as gaseous Butane, propane or a propane / butane mixture is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Brennstoff in handelsüblichen, austauschbaren Einweg-Gaskartuschen gespeichert ist.Method according to claim 1 or 2, characterized that the gaseous Fuel in commercial, interchangeable disposable gas cartridges is stored. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung des gasförmigen Brennstoffes durch öffnen eines elektrisch betätigten Absperrventils (14) erfolgt und der Brennstoff mittels einer Gaseinblasedüse (13) mit konstantem Öffnungsquerschnitt zentral in den Ansaugtrakt (2) der Brennkraftmaschine (1) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metering of the gaseous fuel by opening an electrically operated shut-off valve ( 14 ) and the fuel by means of a gas injection nozzle ( 13 ) with a constant opening cross section centrally into the intake tract ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ) is introduced. Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoffsystems einer mit Alkohol oder Alkohol/Benzinmischkraftstoffen betreibbaren Brennkraftmaschine (1) mit einem Vorratsbehälter (23) für den Alkohol oder Alkohol/Benzinmischkraftstoff (FF_KST) und einem Vorratsbehälter (9) für einen Startkraftstoff, welcher eine hinreichende Entzündlichkeit aufweist, um bei Kaltstarts der Brennkraftmaschine (1) eingesetzt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (9) als handelsübliche, austauschbare Einweg-Gaskartusche ausgebildet ist, in der ein gasförmiger Brennstoff gespeichert ist.Device for controlling the fuel system of an internal combustion engine operable with alcohol or alcohol / gasoline blending fuels ( 1 ) with a storage container ( 23 ) for the alcohol or alcohol / gasoline mixed fuel (FF_KST) and a storage container ( 9 ) for a starting fuel, which has a sufficient flammability, in cold starts of the internal combustion engine ( 1 ) to be used, characterized in that the reservoir ( 9 ) is designed as a commercial, replaceable disposable gas cartridge, in which a gaseous fuel is stored. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (9) an einer für den Fahrer des mit der Brennkraftmaschine (1) ausgestatteten Fahrzeuges leicht zugänglichen Stelle im Fahrzeug innerhalb einer Aufnahmevorrichtung (8) angeordnet und mittels einer Befestigungsvorrichtung (10) arretiert ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the storage container ( 9 ) at one for the driver of the internal combustion engine ( 1 ) in a readily accessible position in the vehicle within a receiving device ( 8th ) and by means of a fastening device ( 10 ) is locked. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (8) einen Adapter (11) aufweist, der zum Anschluss von Schraubkartuschen, Ventilkartuschen oder Stechkartuschen ausgebildet ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the receiving device ( 8th ) an adapter ( 11 ), which is designed for the connection of screw cartridges, valve cartridges or piercing cartridges. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmevorrichtung (8) eine Sicherheitsarmatur zugeordnet ist, welche ein mechanisches Überdruckventil (15) und eine Schmelzsicherung (16) aufweist und die im Falle einer Gefahr den Brennstoff zu einer sicheren Stelle im Fahrzeug leitet.Apparatus according to claim 6, characterized in that the receiving device ( 8th ) a safety valve is assigned, which is a mechanical pressure relief valve ( 15 ) and a fuse ( 16 ) and which, in the event of a hazard, directs the fuel to a safe location in the vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Gaszuführleitung (12), welche von dem Adapter (11) zu dem Ansaugtrakt (2) der Brennkraftmaschine (1) führt, an deren Ende eine Gaseinblasedüse (13) mit konstantem Öffnungsquerschnitt angeordnet ist und in die ein elektrisch steuerbares Absperrventil (14) zum Dosieren des Brennstoffes geschaltet ist.Apparatus according to claim 5 and 6, characterized by a gas supply line ( 12 ), which of the adapter ( 11 ) to the intake tract ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ), at the end of which a gas injection nozzle ( 13 ) is arranged with a constant opening cross-section and into which an electrically controllable shut-off valve ( 14 ) is switched to meter the fuel. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elektrisch betätigte Absperrventil (14) in unmittelbarer Nähe des Adapters (11) befindet und eine Gaszuführleitung (12) mit einer Gaseinblasedüse (13) mit konstantem Querschnitt in den Ansaugtrakt (2) der Brennkraftmaschine (1) mündet.Apparatus according to claim 9, characterized in that the electrically operated shut-off valve ( 14 ) in the immediate vicinity of the adapter ( 11 ) and a gas supply line ( 12 ) with a gas injection nozzle ( 13 ) with a constant cross section in the intake tract ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ) opens.
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