DE102007028091A1 - Fuel supply system for supplying internal combustion engine, has valve control device with control drive for controlling operation of fuel injection valve - Google Patents

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Abstract

The fuel supply system has a valve control device (42) with a control drive (44) for controlling the operation of a fuel injection valve and another control drive (46) for controlling the operation of another fuel injection valve independent of the former control drive. The fuel supply system has a return pipe (17) for the return of excess fuel from a fuel injector (40) in the container (11) and another return pipe (27), which is separated from the former return pipe, for the return of excess of another fuel from the fuel injector in another container (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffversorgungssystem zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei unterschiedlichen Kraftstoffen bzw. Kraftstoffkomponenten.The The invention relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with at least two different fuels or fuel components.

Zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit zwei unterschiedlichen Kraftstoffen ist es zum Beispiel bekannt, einen Primärkraftstoff und einen Sekundärkraftstoff mittels niederfrequent schaltbarer Ventile oder durch Verwendung anderer Mischeinrichtungen wie beispielsweise einer Zweistoffförderpumpe in einem optimalen Verhältnis zu mischen und den so gemischten Kraftstoff dann in einem gemeinsamen Kraftstoffsammelrohr („Common Rail") zwischenzuspeichern, bevor eine Einspritzdüse dann das Kraftstoffgemisch in einen Brennraum fördert. Bei einer derartigen gemeinsamen Zuführung der beiden Kraftstoffkomponenten über ein Common Rail-System entstehen Nachteile dahingehend, dass die Zwischenspeicherung die Motorsteuerung verlangsamt und eine Rückleitung unverbrannter Kraftstoffe aus den Einspritzdüsen kompliziert macht.To the Supplying an internal combustion engine with two different fuels For example, it is known a primary fuel and a secondary fuel by means of low-frequency switchable valves or by using other mixing means such as a two-way pump in an optimal ratio to mix and then mixed fuel in a common To temporarily store the fuel rail ("common rail"), before an injector then the fuel mixture in promotes a combustion chamber. In such a common Feeding the two fuel components over A common rail system incurs disadvantages in that the Caching slows down the engine control and a return line unburned fuels from the injectors complicated power.

Aus diesem Grund ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, zwei unterschiedliche Kraftstoffkomponenten einem Brennraum über getrennte Versorgungswege zuzuführen.Out For this reason, it is already known from the prior art, two different fuel components over a combustion chamber supply separate supply paths.

So offenbart zum Beispiel die US 6,588,406 B2 , auf welcher der Oberbegriff des anhängenden Anspruchs 1 basiert, ein Kraftstoffversorgungssystem, bei dem zwei unterschiedliche Kraftstoffe aus ihren zwei Vorratsbehältern über zwei getrennte Versorgungsleitungen einem Mehrstoff-Injektor zugeführt werden. Der Mehrstoff-Injektor weist zwei getrennte Fluidpfade mit zugehörigen Regelventilen für die beiden Kraftstoffkomponenten auf, wobei die beiden Regelventile über einen gemeinsamen Elektromagneten (oder alternativ über zwei Elektromagnete) simultan betätigt werden. Die Einstellung des Kraftstoffgemisches erfolgt über Regelventile in den separaten Zuleitungen der Kraftstoffkomponenten zum Injektor. Eine Rückführung unverbrannter Kraftstoffe ist in diesem Dokument nicht beschrieben.For example, the US 6,588,406 B2 on which the preamble of the appended claim 1 is based, a fuel supply system in which two different fuels are supplied from their two storage tanks via two separate supply lines to a multi-component injector. The multi-component injector has two separate fluid paths with associated control valves for the two fuel components, wherein the two control valves via a common electromagnet (or alternatively via two electromagnets) are actuated simultaneously. The adjustment of the fuel mixture via control valves in the separate supply lines of the fuel components to the injector. A return of unburned fuels is not described in this document.

Ferner zeigt die WO 2004/111416 A1 ein Kraftstoffversorgungssystem, bei welchem ein Kraftstoff mit hoher Oktanzahl und ein Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl zwei Injektoren eines Brennraums über separate Zuleitungen zugeführt werden. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird ein bestimmtes Mischungsverhältnis der beiden Kraftstoffkomponenten eingestellt, um ein Klopfen zu vermeiden.Furthermore, the shows WO 2004/111416 A1 a fuel supply system in which a high-octane fuel and a low octane fuel are supplied to two injectors of a combustion chamber via separate supply lines. Depending on the operating state of the internal combustion engine, a specific mixing ratio of the two fuel components is set to avoid knocking.

Die EP 1 243 776 A1 beschreibt eine kombinierte Kraftstoffzufuhr für Dieselmotoren, die insbesondere bei hohen Drehzahlen von Vorteil sein soll. Ein erster Kraftstoff wird aus einem ersten Behälter direkt einer Einspritzpumpe zugeführt, während ein zweiter (insbesondere schadstoffarmer) Kraftstoff dem Ansaugtrakt der Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine zugeleitet wird.The EP 1 243 776 A1 describes a combined fuel supply for diesel engines, which should be particularly advantageous at high speeds. A first fuel is supplied from a first container directly to an injection pump, while a second (in particular low-emission) fuel is supplied to the intake tract of the combustion air of the internal combustion engine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffversorgungssystem zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei unterschiedlichen Kraftstoffen bzw. Kraft stoffkomponenten vorzusehen, das eine optimale Steuerung des Kraftstoffgemisches und gleichzeitig eine optimale Rückleitung unverbrannter Kraftstoffe ermöglicht.Of the Invention is based on the object, a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with at least two different ones Provide fuels or fuel components, the optimal Control of the fuel mixture and at the same time optimal return unburned fuels allows.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is by a fuel supply system with the features of claim 1. Advantageous embodiments and Further developments of the invention are the subject of the dependent Claims.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei unterschiedlichen Kraftstoffen bzw. Kraftstoffkomponenten weist auf: einen ersten Behälter für einen ersten Kraftstoff; einen zweiten Behälter für einen zweiten Kraftstoff; eine erste Pumpe zum Fördern des ersten Kraftstoffes aus dem ersten Behälter über eine erste Druckleitung zu einem Kraftstoffinjektor; eine zweite Pumpe zum Fördern des zweiten Kraftstoffes aus dem zweiten Behälter über eine zweite Druckleitung, die von der ersten Druckleitung getrennt ist, zum Kraftstoffinjektor; und den Kraftstoffinjektor, der einen ersten Kraftstoffpfad zum Leiten des ersten Kraftstoffes von der ersten Druckleitung in einen Brennraum, einen zweiten Kraftstoffpfad, der von dem ersten Kraftstoffpfad getrennt ist, zum Leiten des zweiten Kraftstoffes von der zweiten Druckleitung in den Brennraum, ein erstes Einspritzventil zum öffnen und Schließen des ersten Kraftstoffpfades, ein zweites Einspritzventil zum öffnen und Schließen des zweiten Kraftstoffpfades und eine Ventilsteuervorrichtung zum Steuern des Betriebs des ersten und des zweiten Einspritzventils aufweist. Zum optimalen Steuern des Kraftstoffgemisches weist die Ventilsteuervorrichtung einen ersten Stellantrieb zum Steuern des Betriebs des ersten Einspritzventils und einen zweiten Stellantrieb zum Steuern des Betriebs des zweiten Einspritzventils unabhängig vom ersten Stellantrieb auf.The Fuel supply system according to the invention for Supplying an internal combustion engine with at least two different Fuels or fuel components comprises: a first Container for a first fuel; a second Container for a second fuel; a first Pump for conveying the first fuel from the first Container via a first pressure line to a fuel injector; a second pump for conveying the second Fuel from the second container via a second pressure line, which is separated from the first pressure line, to the fuel injector; and the fuel injector, a first Fuel path for directing the first fuel from the first Pressure line in a combustion chamber, a second fuel path, the is separated from the first fuel path, for guiding the second Fuel from the second pressure line into the combustion chamber, a first injection valve for opening and closing of the first fuel path, a second injection valve to open and closing the second fuel path and a valve control device for controlling the operation of the first and second injectors. For optimal control of the fuel mixture, the valve control device a first actuator for controlling the operation of the first injector and a second actuator for controlling the operation of the second Injector independent of the first actuator on.

Ferner sind eine erste Rücklaufleitung zum Rückleiten überschüssigen ersten Kraftstoffes vom Kraftstoffinjektor in den ersten Behälter und eine zweite Rücklaufleitung, die von der ersten Rücklaufleitung getrennt ist, zum Rückleiten überschüssigen zweiten Kraftstoffes vom Kraftstoffinjektor in den zweiten Behälter vorgesehen, um unverbrannte Kraftstoffe optimal rückleiten zu können.Further are a first return line for returning excess first fuel from the fuel injector in the first container and a second return line from the first return line is separated, for returning excess second Fuel from the fuel injector into the second container provided to return unburned fuels optimally to be able to.

Die Verwendung von verschiedenen Kraftstoffen ermöglicht es, nur die jeweils aktuell benötigte Kraftstoffqualität zu verbrennen; das Erfordernis, überqualifizierte Kraftstoffe einzusetzen, die für jeden möglichen Betriebszustand optimiert sind, entfällt. Mehrstoff-Brennkraftmaschinen eignen sich besonders bei der Verwendung von biogenen Sekundärkraftstoffen und für verbrennungsoptimierende Kraftstoffzusätze, und dies sowohl für den Diesel- als auch den Otto-Prozess in Brennkraftmaschinen.The use of different force substances makes it possible to burn only the currently required fuel quality; the requirement to use over-qualified fuels that are optimized for every possible operating condition is eliminated. Multi-fuel internal combustion engines are particularly suitable for the use of biogenic secondary fuels and for combustion-optimized fuel additives, and this for both the diesel and the Otto process in internal combustion engines.

Die Güte der Motorregelung wird verbessert durch die Senkung der Totzeiten der Regelung, welche bei der Zwischenspeicherung (Totvolumen) eines Kraftstoffgemisches in einem Common Rail-System entstehen. Durch die unmittelbare Zuteilung der verschiedenen Kraftstoffkomponenten aus getrennten Kraftstoffförderleitungen („Twin Rail") über den Injektor entfällt diese Totzeit und durch die unabhängige Steuerung der beiden Kraftstofffördermengen durch den Injektor kann die Motorregelung weiter optimiert werden.The Quality of engine control is improved by the reduction the dead times of the control, which in the intermediate storage (dead volume) a fuel mixture in a common rail system arise. By the direct allocation of the various fuel components from separate fuel delivery pipes ("Twin Rail ") via the injector eliminates this dead time and by the independent control of the two fuel delivery rates the injector, the engine control can be further optimized.

Durch die getrennte Rückleitung unverbrannter erster und zweiter Kraftstoffkomponenten ist außerdem eine sortenreine Rückleitung der Kraftstoffe gegeben, sodass eine weitestmögliche Reinheit der beiden Kraftstoffkomponenten im Twin Rail-System aufrechterhalten werden kann.By the separate return unburned first and second Fuel components is also a sorted return line given the fuels, so that the highest possible purity of the maintained both fuel components in the twin rail system can be.

Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem besteht die Möglichkeit, die Verbrennungsführung durch Aufteilung der Einspritzphasen weiter zu optimieren. Zum Beispiel kann für die Voreinspritzung ein leichter entflammbarer Primärkraftstoff verwendet werden, während für die Haupteinspritzung mehr und früher ein geringer qualifizierter Sekundärkraftstoff bei optimaler Verbrennung benutzt wird. Durch die mögliche Verbrennungsführung verringert sich die Menge von schwer entflammbarem Sekundärkraftstoff, der sich an den Brennraumwänden niederschlägt. Dies erhöht wiederum die Standzeit der verwendeten Motorenöle.With the fuel supply system according to the invention there is a possibility of combustion management to further optimize by splitting the injection phases. For example Can be a more flammable for the pilot injection Primary fuel can be used while for the main injection more and less qualified earlier Secondary fuel is used at optimal combustion. Reduced by the possible combustion management the amount of flame retardant secondary fuel, which precipitates on the combustion chamber walls. This in turn increases the service life of the engine oils used.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Kraftstoffpfad im Kraftstoffinjektor zusätzlich mit einem Leckageölrücklauf verbunden, der mit der zweiten Rücklaufleitung in Verbindung steht. Dies ermöglicht auch bei höher viskosen zweiten Kraftstoffen ein sicheres Schließen des zweiten Einspritzventils.In An embodiment of the invention is the second fuel path in the fuel injector additionally with a leakage oil return connected to the second return line in communication stands. This also allows for more viscous second fuels a safe closing of the second Injector.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der ersten und der zweiten Druckleitung ein erster bzw. ein zweiter Kraftstoffsammler vorgesehen, in denen der von der ersten bzw. der zweiten Pumpe geförderte erste bzw. zweite Kraftstoff unter Druck bereitgestellt werden.In a still further embodiment of the invention are in the first and the second pressure line provided a first and a second fuel collector, in which funded by the first and the second pump first and second fuel are provided under pressure.

In diesem Fall kann der Druck im ersten und zweiten Kraftstoffsammler zum Beispiel über ein erstes bzw. ein zweites Regelventil gesteuert werden. Alternativ werden die erste und die zweite Pumpe nur dann betätigt, wenn eine Kraftstoffförderung zum Kraftstoffinjektor erforderlich ist, sodass eine Antriebsenergie der Pumpen eingespart werden kann.In In this case, the pressure in the first and second fuel collector for example via a first or a second control valve to be controlled. Alternatively, the first and the second pump only operated when fuel delivery to the fuel injector is required, so that a drive power the pumps can be saved.

Zur Erzielung einer kompakten Bauweise ist es ferner möglich, dass der erste und der zweite Kraftstoffsammler als ein kombiniertes Bauteil ausgebildet sind.to Achieving a compact design, it is also possible that the first and the second fuel collector as a combined Component are formed.

Zur Optimierung der Motorregelung besteht bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem weiter die Möglichkeit, dass die Ventilsteuervorrichtung den ersten und den zweiten Stellantrieb des Kraftstoffinjektors während der einzelnen Einspritzphasen (Voreinspritzung, Haupteinspritzung und ggf. Nacheinspritzung) unterschiedlich betätigt.to Optimization of the engine control is in the inventive Fuel supply system continues the possibility that the valve control device the first and the second actuator of the Fuel injector during the individual injection phases (Pre-injection, main injection and possibly post-injection) different actuated.

In einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystems wird eine Kraftstoffkombination aus Diesel, bevorzugter BtL-Diesel, als erster Kraftstoff und einem Pflanzenöl als zweiter Kraftstoff, oder alternativ Benzin als erster Kraftstoff und einem Bioalkohol als zweiter Kraftstoff verwendet.In an advantageous application of the invention Fuel supply system is a fuel combination Diesel, preferred BtL diesel, as the first fuel and one Vegetable oil as second fuel, or alternatively gasoline used as the first fuel and a bioalcohol as the second fuel.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:Above and other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred, non-limiting Embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings better understandable. In this demonstrate:

1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kraftstoffversorgungssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 1 a schematic representation of the structure of a fuel supply system according to a preferred embodiment of the present invention; and

2 eine vergrößerte schematische Schnittansicht des Kraftstoffinjektors des Kraftstoffversorgungssystems von 1. 2 an enlarged schematic sectional view of the fuel injector of the fuel supply system of 1 ,

Der Aufbau und die Funktionsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffversorgungssystems zum Versorgen einer Brennkraftmaschine (insbesondere eines Kraftfahrzeugs) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Kraftstoffen werden nun Bezug nehmend auf 1 und 2 näher erläutert.The construction and operation of a preferred embodiment of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine (in particular a motor vehicle) with at least two different fuels will now be referred to 1 and 2 explained in more detail.

In einem ersten Behälter 11 steht ein erster Kraftstoff bzw. eine erste Kraftstoffkomponente bereit, der/die von einer oder mehreren ersten Pumpen 12 in einem ersten Kraftstoffsammler 13 bereitgestellt wird. Der Druck im ersten Kraftstoffsammler 13 wird über einen ersten Druckaufnehmer 14 an ein Steuergerät (ECU) 30 übermittelt, das ein erstes Regelventil 15 zur Regelung des Drucks im ersten Kraftstoffsammler 13 ansteuert. Analog steht in einem zweiten Behälter 21 ein zweiter Kraftstoff bzw. eine zweite Kraftstoffkomponente bereit, der/die von einer oder mehreren zweiten Pumpen 22 in einem zweiten Kraftstoffsammler 23 bereitgestellt wird. Der Druck im zweiten Kraftstoffsammler 23 wird über einen zweiten Druckaufnehmer 24 an das Steuergerät 30 übermittelt, das auch ein zweites Regelventil 25 zur Regelung des Drucks im zweiten Kraftstoffsammler 23 ansteuert.In a first container 11 is a first fuel or a first fuel component ready, the / of one or more first pump 12 in a first fuel collector 13 provided. The pressure in the first fuel collector 13 is via a first pressure transducer 14 to a control unit (ECU) 30 transmitted, which is a first control valve 15 for regulating the pressure in the first fuel collector 13 controls. Analog stands in a second container 21 a second fuel or component, provided by one or more second pumps 22 in a second fuel collector 23 provided. The pressure in the second fuel collector 23 is via a second pressure transducer 24 to the control unit 30 which also transmits a second control valve 25 for regulating the pressure in the second fuel collector 23 controls.

Bei diesem Aufbau des Kraftstoffversorgungssystems stehen die beiden Kraftstoffe in den Kraftstoffsammlern 13, 23 ständig unter Druck bereit. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die erste und die zweite Pumpe 12, 22 auch durch ein Stellsignal vom Steuergerät 30 von ihrem jeweiligen Antrieb getrennt werden, falls keine Kraftstoffförderung notwendig ist. Hierdurch kann Antriebsenergie eingespart werden.In this design of the fuel supply system, the two fuels are in the fuel collector 13 . 23 constantly under pressure. However, the present invention is not limited thereto. In a further embodiment of the invention, the first and the second pump 12 . 22 also by a control signal from the control unit 30 be separated from their respective drive, if no fuel delivery is necessary. This drive energy can be saved.

In dem Kraftstoffversorgungssystem von 1 sind der erste und der zweite Kraftstoffsammler 13, 23 als getrennte Komponenten ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die beiden Kraftstoffsammler 13, 23 in einem gemeinsamen Bauteil zu kombinieren. Dies kann zum Beispiel eine geschmiedete, eine durch Innenhochdruck, durch Löten oder Laserschweißen gefügte oder eine aus Vollmaterial hergestellte Konstruktion sein, in die zwei Bohrungen zur Aufnahme der jeweiligen Kraftstoffvolumina eingebracht sind. Auf diese Weise kann die Anzahl der Bauteile reduziert werden.In the fuel supply system of 1 are the first and the second fuel collector 13 . 23 designed as separate components. However, the present invention is not limited thereto. Alternatively, there is also the option of the two fuel collector 13 . 23 to combine in a common component. This may be, for example, a forged, a high-pressure, soldered or laser-welded structure or a solid-material construction in which two bores for receiving the respective fuel volumes are introduced. In this way, the number of components can be reduced.

Die erste und die zweite Kraftstoffkomponente werden von den beiden Kraftstoffsammlern 13, 23 über eine erste Druckleitung 16 bzw. eine zweite Druckleitung 26, die voneinander getrennt sind, einem Kraftstoffinjektor 40 mit einer Ventilsteuervorrichtung 42 zugeführt. Die Ventilsteuervorrichtung 42 enthält zwei separat ansteuerbare Stellantriebe 44 und 46 in Form zum Beispiel von Servoventilen, deren Funktion später näher erläutert wird.The first and second fuel components are from the two fuel collectors 13 . 23 via a first pressure line 16 or a second pressure line 26 , which are separated from each other, a fuel injector 40 with a valve control device 42 fed. The valve control device 42 contains two separately controllable actuators 44 and 46 in the form of, for example, servo valves whose function will be explained later.

Überschüssiger, d. h. nicht verbrannter erster bzw. zweiter Kraftstoff (Schalt- und Leckageströme) wird über eine erste Rücklaufleitung 17 und eine zweite Rücklaufleitung 27 sortenrein dem jeweiligen der ersten und zweiten Behälter 11, 21 zurückgeleitet.Excess, ie not burned first or second fuel (switching and leakage currents) is via a first return line 17 and a second return line 27 sorted according to the respective first and second container 11 . 21 returned.

Das Steuergerät 30 erhält über Sensoren oder über einen (CAN-)Bus 32 Informationen zur Regelung des Verbrennungsprozesses in den Zylinder der Brennkraftmaschine und steuert unter Berücksichtigung gespeicherter Kennfelder die Stellantriebe 44, 46 der Ventilsteuervorrichtung 42 in den jeweiligen Einspritzphasen (Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung) an. Die Entscheidung des Steuergeräts wird dabei auch von der Verwendbarkeit der ersten und der zweiten Kraftstoffkomponente beeinflusst. So kann zum Beispiel ein zu kalter Sekundärkraftstoff (z. B. Pflanzenöl, Kerosin) für die Verwendung im Motor ungeeignet sein, während bei erreichter Betriebstemperatur ausschließlich Sekundärkraftstoff für den Motor ausreichend ist.The control unit 30 receives via sensors or via a (CAN) bus 32 Information for controlling the combustion process in the cylinder of the internal combustion engine and controls taking into account stored maps the actuators 44 . 46 the valve control device 42 in the respective injection phases (pre, main and post injection). The decision of the controller is also influenced by the usability of the first and the second fuel component. For example, too cold a secondary fuel (eg, vegetable oil, kerosene) may be unsuitable for use in the engine, while at operating temperature only secondary fuel is sufficient for the engine.

Wie in 2 dargestellt, enthält der Kraftstoffinjektor 40 zwei koaxiale Einspritzwege. Der erste Kraftstoff aus dem ersten Behälter 11 wird von der ersten Druckleitung 16 über einen ersten Hochdruckeinlass 51 einem ersten Kraftstoffkanal 52 zugeführt, der sich bis zu einem ersten Ventilkörper 53 erstreckt, welcher von einer ersten Feder 54 und einem Steuerdruck, der über einen ersten Steuerdruckanschluss 55 vom ersten Servoventil 44 zugeführt wird, in dem ersten Kraftstoffkanal 52 belastet wird.As in 2 shown, contains the fuel injector 40 two coaxial injection paths. The first fuel from the first container 11 is from the first pressure line 16 via a first high-pressure inlet 51 a first fuel channel 52 fed, extending to a first valve body 53 extending, which of a first spring 54 and a control pressure via a first control pressure port 55 from the first servo valve 44 is supplied in the first fuel passage 52 is charged.

Der erste Ventilkörper 53 wird durch die Feder 54 und den Steuerdruck des Servoventils 44 nach unten gedrückt, sodass eine (bzw. mehrere) erste Austrittsöffnung(en) 56, die mit dem ersten Kraftstoffkanal 52 über einen Ringspalt 57 verbunden sind, durch den ersten Ventilkörper 53 verschlossen werden.The first valve body 53 is by the spring 54 and the control pressure of the servo valve 44 pressed down so that one (or more) first outlet opening (s) 56 that with the first fuel channel 52 over an annular gap 57 are connected through the first valve body 53 be closed.

Die Austrittsöffnungen 56 bleiben so lange geschlossen wie die auf die Druckfläche 58 des Ventilkörpers 53 wirkende Kraft größer als die resultierende hydraulische Kraft am Ventilschaft ist. Sobald der über den Steuerdruckanschluss 55 zugeführte Steuerdruck des ersten Servoventils 44 abfällt und der dort unter Druck stehende Kraftstoff in den ersten Behälter 11 zurückgeleitet wird, sinkt die Kraft auf die Druckfläche 58 des ersten Ventilkörpers 53. Durch den Hochdruck des ersten Kraftstoffes im Ringspalt 57 wird dann der Ventil körper 53 von den ersten Austrittsöffnungen 56 weggedrückt und der erste Kraftstoff tritt durch die geöffneten ersten Austrittsöffnungen 56 in den Brennraum oder einen dorthin führenden Kanal aus.The outlet openings 56 stay closed as long as they are on the printing surface 58 of the valve body 53 acting force is greater than the resulting hydraulic force on the valve stem. Once the via the control pressure port 55 supplied control pressure of the first servo valve 44 drops and the pressurized fuel there in the first container 11 is returned, the force on the pressure surface decreases 58 of the first valve body 53 , Due to the high pressure of the first fuel in the annular gap 57 then the valve body 53 from the first outlets 56 pushed away and the first fuel passes through the opened first outlet openings 56 into the combustion chamber or a channel leading from there.

Durch eine erste Drossel 59 im ersten Kraftstoffkanal 52 entsteht bei Abfluss von Kraftstoff durch das erste Servoventil 44 ein Druckverlust, der den Ventilkörper 53 von den ersten Austrittsöffnungen 56 fernhält. Sobald das erste Servoventil 44 schließt, strömt Kraftstoff langsamer durch die erste Drossel 59 nach, sodass die Federkraft den Ventilkörper 53 zum Schließen der Austrittsöffnungen 56 bewegt.Through a first throttle 59 in the first fuel channel 52 occurs when fuel runs out through the first servo valve 44 a pressure loss affecting the valve body 53 from the first outlets 56 keeps. Once the first servo valve 44 closes, fuel flows more slowly through the first throttle 59 after, so that the spring force the valve body 53 for closing the outlet openings 56 emotional.

Die zweite Kraftstoffkomponente wird in analoger Weise durch den Kraftstoffinjektor 40 eingespritzt.The second fuel component is analogously through the fuel injector 40 injected.

Der zweite Kraftstoff wird von der zweiten Druckleitung 26 durch einen zweiten Hochdruckeinlass 61 und einen zweiten Kraftstoffkanal 62 vor einen zweiten Ventilkörper 63 geführt, der von einer zweiten Feder 64 und einem Steuerdruck, der über einen zweiten Steuerdruckanschluss 65 vom zweiten Servoventil 46 belastet wird. Der zweite Ventilkörper 63 hat die Form eines profilierten Hohlzylinders, in dessen inneren Hohlraum Bauraum für den ersten Ventilkörper 53 vorhanden ist.The second fuel is from the second pressure line 26 through a second high pressure inlet 61 and a second fuel channel 62 in front of a second valve body 63 led by one second spring 64 and a control pressure via a second control pressure port 65 from the second servo valve 46 is charged. The second valve body 63 has the shape of a profiled hollow cylinder, in the inner cavity space for the first valve body 53 is available.

Der zweite Ventilkörper 63 wird durch die Feder 64 und den Steuerdruck des zweiten Servoventils 46 nach unten gedrückt, sodass eine (bzw. mehrere) zweite Austrittsöffnung(en) 66, die mit dem zweiten Kraftstoffkanal 62 über einen Ringspalt 67 verbunden sind, durch den zweiten Ventilkörper 63 verschlossen werden.The second valve body 63 is by the spring 64 and the control pressure of the second servo valve 46 pressed down so that one (or more) second outlet opening (s) 66 connected to the second fuel channel 62 over an annular gap 67 are connected through the second valve body 63 be closed.

Die Austrittsöffnungen 66 bleiben so lange geschlossen wie die auf eine Druckfläche 68 des Ventilkörpers 63 wirkende Kraft größer als die resultierende hydraulische Kraft am Ventilschaft ist. Sobald der über den Steuerdruckanschluss 65 zugeführte Steuerdruck des zweiten Servoventils 46 abfällt und der dort unter Druck stehende Kraftstoff in den zweiten Behälter 21 zurückgeleitet wird, sinkt die Kraft auf die Druckfläche 68 des zweiten Ventilkörpers 63. Durch den Hochdruck des zweiten Kraftstoffes im Ringspalt 67 wird dann der zweite Ventilkörper 63 von den zweiten Austrittsöffnungen 66 weggedrückt und die zweite Kraftstoffkomponente tritt durch die geöffneten zweiten Austrittsöffnungen 66 in den Brennraum oder den dorthin führenden Kanal aus.The outlet openings 66 stay closed as long as they are on a printing surface 68 of the valve body 63 acting force is greater than the resulting hydraulic force on the valve stem. Once the via the control pressure port 65 supplied control pressure of the second servo valve 46 drops and the pressurized fuel there in the second container 21 is returned, the force on the pressure surface decreases 68 of the second valve body 63 , Due to the high pressure of the second fuel in the annular gap 67 then becomes the second valve body 63 from the second outlets 66 pushed away and the second fuel component passes through the opened second outlet openings 66 into the combustion chamber or the channel leading to it.

Durch eine zweite Drossel 69 im zweiten Kraftstoffkanal 62 entsteht bei Abfluss von Kraftstoff durch das zweite Servoventil 46 ein Druckverlust, der den zweiten Ventilkörper 63 von den zweiten Austrittsöffnungen 66 fernhält. Sobald das zweite Servoventil 46 schließt, strömt Kraftstoff langsamer durch die zweite Drossel 69 nach, sodass die Federkraft den Ventilkörper 63 zum Schließen der Austrittsöffnungen 66 bewegt.Through a second throttle 69 in the second fuel channel 62 occurs when fuel runs out through the second servo valve 46 a pressure loss of the second valve body 63 from the second outlets 66 keeps. Once the second servo valve 46 closes, fuel flows more slowly through the second throttle 69 after, so that the spring force the valve body 63 for closing the outlet openings 66 emotional.

Der erste Kraftstoffkanal 52, der Ringspalt 57 und die ersten Austrittsöffnungen 56 bilden gemeinsam den ersten Kraftstoffpfad der Erfindung, und der zweite Kraftstoffkanal 62, der Ringspalt 67 und die zweiten Austrittsöffnungen 66 bilden gemeinsam den zweiten Kraftstoffpfad der Erfindung.The first fuel channel 52 , the annular gap 57 and the first outlets 56 together form the first fuel path of the invention, and the second fuel passage 62 , the annular gap 67 and the second outlet openings 66 together form the second fuel path of the invention.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält der Kraftstoffinjektor 40 einen zusätzlichen Leckageöl-Rücklauf 70, der über eine Zwischenleitung 71 in die zweite Rücklaufleitung 27 zum zweiten Behälter 21 mündet (siehe 1). Dieser Leckageöl-Rücklauf 70 ermöglicht auch bei einem zweiten Kraftstoff mit höherer Viskosität ein sicheres Schließen der zweiten Austrittsöffnungen 66 durch den zweiten Ventilkörper 63.In an advantageous embodiment of the invention, the fuel injector contains 40 an additional leakage oil return 70 who has an intermediate line 71 in the second return line 27 to the second container 21 flows (see 1 ). This leakage oil return 70 allows for a second fuel with higher viscosity safe closing of the second outlet openings 66 through the second valve body 63 ,

Mit dem oben beschriebenen Kraftstoffversorgungssystem können einem Brennraum einer Brennkraftmaschine unterschiedliche Kraftstoffkomponenten zugeführt werden. Diese können insbesondere zwei unterschiedliche Kraftstoffe oder ein Kraftstoff und ein Hilfsstoff sein. Die entstehenden Überschussmengen werden den jeweiligen Behältern 11, 21 weitgehend sortenrein über die getrennten Rücklaufleitungen 17, 27 zurückgeführt.With the fuel supply system described above, different fuel components can be supplied to a combustion chamber of an internal combustion engine. These may in particular be two different fuels or a fuel and an adjuvant. The resulting surplus quantities are the respective containers 11 . 21 largely sorted by the separate return lines 17 . 27 recycled.

Bei Verwendung des oben beschriebenen Kraftstoffversorgungssystems werden die Möglichkeiten bei der Verwendung von zwei oder mehr unterschiedlichen Kraftstoffen bzw. Kraftstoffkomponenten stark erweitert. Dabei können insbesondere auch die aktuellen Umweltprobleme berücksichtigt werden, indem die Schadstoffemissionen reduziert werden.at Use of the fuel supply system described above the possibilities when using two or more different fuels or fuel components strong extended. In particular, the current Environmental issues are taken into account by pollutant emissions be reduced.

So können neben Primärkraftstoffen auf Erdölbasis (Diesel und Benzin) insbesondere auch CO2-neutrale Primärkraftstoffe aus Biomasse verwendet werden. Aufgrund der gemeinsamen Nutzung mit hochqualitativen Primärkraftstoffen in dem erfindungsgemäßen Twin Rail-System können auch Sekundärkraftstoffe minderer Qualität eingesetzt werden, die zum Beispiel aus landwirtschaftlichen Produkten (Raps, Soja, usw.) hergestellt werden können. Dabei kann für jeden Sekundärkraftstoff ein passendes Mischungsverhältnis mit einem gegebenen Primärkraftstoff eingestellt werden.Thus, in addition to primary fuels based on petroleum (diesel and gasoline), especially CO 2 -neutral biomass fuels can be used. Due to the common use of high-quality primary fuels in the twin-rail system according to the invention and secondary fuels of inferior quality can be used, which can be made for example from agricultural products (rapeseed, soy, etc.). In this case, for each secondary fuel, a suitable mixing ratio can be set with a given primary fuel.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden im oben beschriebenen Kraftstoffversorgungssystem der Erfindung als erster Kraftstoff (hochqualitativer Primärkraftstoff) ein „Biomass-to-Liquid” (BtL)-Diesel aus Biomasse als Dieselersatz und als zweiter Kraftstoff (weniger hochqualitativer Sekundärkraftstoff) ein Pflanzenöl eingesetzt. Zur Darstellung eines teerfreien Synthesegases innerhalb des BtL-Prozesses kann dabei die Verwendung von „Teer-Fallen) dienen, bei denen das teerhaltige Synthesegas durch Behälter mit Pflanzenöl geleitet wird, wodurch Teeranteile aufgefangen werden. Bei einem derartigen Kraftstoffgemisch im Twin Rail-System können CO2-Emissionen aus der Beimischung erdölbasierter Dieselkraftstoffe vollständig vermieden werden.In a particularly advantageous embodiment, a biomass-to-liquid (BtL) diesel from biomass as a diesel substitute and as a second fuel (less high-quality secondary fuel) a vegetable oil are used in the above-described fuel supply system of the invention as the first fuel (high-quality primary fuel). To represent a tar-free synthesis gas within the BtL process, the use of "tar traps" can serve, in which the tar-containing synthesis gas is passed through containers of vegetable oil, whereby tar shares are collected. In such a fuel mixture in the twin-rail system CO 2 emissions from the admixture of petroleum-based diesel fuels can be completely avoided.

In einer weiteren Ausführungsform werden in vorteilhafter Weise als erster Kraftstoff Benzin und als zweiter Kraftstoff ein Bioalkohol eingesetzt.In a further embodiment are in an advantageous First fuel is gasoline and second fuel Used bioalcohol.

Der Einsatz der hier genannten Kraftstoffkombinationen ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungssystem besonders vorteilhaft. Selbstverständlich können derartige Kraftstoffkomponenten aber auch bei anderen Kraftstoffversorgungssystemen mit zwei oder mehr Kraftstoffkomponenten angewendet werden.Of the Use of the fuel combinations mentioned here is in the inventive Fuel supply system particularly advantageous. Of course However, such fuel components can also be used in others Fuel supply systems with two or more fuel components be applied.

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Claims (9)

Kraftstoffversorgungssystem zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei unterschiedlichen Kraftstoffen, mit einem ersten Behälter (11) für einen ersten Kraftstoff; einem zweiten Behälter (21) für einen zweiten Kraftstoff; einer ersten Pumpe (12) zum Fördern des ersten Kraftstoffes aus dem ersten Behälter (11) über eine erste Druckleitung (16) zu einem Kraftstoffinjektor (40); einer zweiten Pumpe (22) zum Fördern des zweiten Kraftstoffes aus dem zweiten Behälter (21) über eine zweite Druckleitung (26), die von der ersten Druckleitung (16) getrennt ist, zum Kraftstoffinjektor (40); und dem Kraftstoffinjektor (40), der einen ersten Kraftstoffpfad (52, 56, 57) zum Leiten des ersten Kraftstoffes von der ersten Druckleitung (16) in einen Brennraum, einen zweiten Kraftstoffpfad (62, 66, 67), der von dem ersten Kraftstoffpfad (52, 56, 57) getrennt ist, zum Leiten des zweiten Kraftstoffes von der zweiten Druckleitung (26) in den Brennraum, ein erstes Einspritzventil (53) zum öffnen und Schließen des ersten Kraftstoffpfades (52, 56, 57), ein zweites Einspritzventil (63) zum öffnen und Schließen des zweiten Kraftstoffpfades (62, 66, 67) und eine Ventilsteuervorrichtung (42) zum Steuern des Betriebs des ersten und des zweiten Einspritzventils (53, 63) auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsteuervorrichtung (42) einen ersten Stellantrieb (44) zum Steuern des Betriebs des ersten Einspritzventils (53) und einen zweiten Stellantrieb (46) zum Steuern des Betriebs des zweiten Einspritzventils (63) unabhängig vom ersten Stellantrieb (44) aufweist; und dass eine erste Rücklaufleitung (17) zum Rückleiten überschüssigen ersten Kraftstoffes vom Kraftstoffinjektor (40) in den ersten Behälter (11) und eine zweite Rücklaufleitung (27), die von der ersten Rücklaufleitung (17) getrennt ist, zum Rückleiten überschüssigen zweiten Kraftstoffes vom Kraftstoffinjektor (40) in den zweiten Behälter (21) vorgesehen sind.Fuel supply system for supplying an internal combustion engine with at least two different fuels, with a first container ( 11 ) for a first fuel; a second container ( 21 ) for a second fuel; a first pump ( 12 ) for conveying the first fuel from the first container ( 11 ) via a first pressure line ( 16 ) to a fuel injector ( 40 ); a second pump ( 22 ) for conveying the second fuel from the second container ( 21 ) via a second pressure line ( 26 ) from the first pressure line ( 16 ), to the fuel injector ( 40 ); and the fuel injector ( 40 ), which has a first fuel path ( 52 . 56 . 57 ) for directing the first fuel from the first pressure line ( 16 ) into a combustion chamber, a second fuel path ( 62 . 66 . 67 ) coming from the first fuel path ( 52 . 56 . 57 ) is separated, for conducting the second fuel from the second pressure line ( 26 ) into the combustion chamber, a first injection valve ( 53 ) for opening and closing the first fuel path ( 52 . 56 . 57 ), a second injection valve ( 63 ) for opening and closing the second fuel path ( 62 . 66 . 67 ) and a valve control device ( 42 ) for controlling the operation of the first and second injectors ( 53 . 63 ), characterized in that the valve control device ( 42 ) a first actuator ( 44 ) for controlling the operation of the first injection valve ( 53 ) and a second actuator ( 46 ) for controlling the operation of the second injection valve ( 63 ) independent of the first actuator ( 44 ) having; and that a first return line ( 17 ) for returning excess first fuel from the fuel injector ( 40 ) in the first container ( 11 ) and a second return line ( 27 ) coming from the first return line ( 17 ) for returning excess second fuel from the fuel injector ( 40 ) in the second container ( 21 ) are provided. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kraftstoffpfad (62, 66, 67) im Kraftstoffinjektor (40) mit einem Leckageölrücklauf (70) verbunden ist, der mit der zweiten Rücklaufleitung (27) in Verbindung steht.Fuel supply system according to claim 1, characterized in that the second fuel path ( 62 . 66 . 67 ) in the fuel injector ( 40 ) with a leakage oil return ( 70 ) connected to the second return line ( 27 ). Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten und der zweiten Druckleitung (16, 26) ein erster bzw. ein zweiter Kraftstoffsammler (13, 23) vorgesehen sind, in denen der von der ersten bzw. der zweiten Pumpe (12, 22) geförderte erste bzw. zweite Kraftstoff unter Druck bereitgestellt werden.Fuel supply system according to claim 1 or 2, characterized in that in the first and the second pressure line ( 16 . 26 ) a first and a second fuel collector ( 13 . 23 ) are provided, in which that of the first and the second pump ( 12 . 22 ) funded first and second fuel are provided under pressure. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im ersten und zweiten Kraftstoffsammler (13, 23) über ein erstes bzw. ein zweites Regelventil (15, 25) gesteuert wird.Fuel supply system according to claim 3, characterized in that the pressure in the first and second fuel collector ( 13 . 23 ) via a first or a second control valve ( 15 . 25 ) is controlled. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Pumpe (12, 22) nur betätigt werden, falls eine Kraftstoffförderung zum Kraftstoffinjektor (40) erforderlich ist.Fuel supply system according to claim 3, characterized in that the first and the second pump ( 12 . 22 ) are actuated only if fuel delivery to the fuel injector ( 40 ) is required. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kraftstoffsammler (13, 23) als ein kombiniertes Bauteil ausgebildet sind.Fuel supply system according to one of claims 3 to 5, characterized in that the first and the second fuel collector ( 13 . 23 ) are formed as a combined component. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsteuervorrichtung (42) den ersten und den zweiten Stellantrieb (44, 46) während Voreinspritzung, Haupteinspritzung und ggf. Nacheinspritzung unterschiedlich betätigt.Fuel supply system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve control device ( 42 ) the first and the second actuator ( 44 . 46 ) during pre-injection, main injection and possibly post-injection actuated differently. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftstoff ein BtL-Diesel ist und der zweite Kraftstoff ein Pflanzenöl ist.Fuel supply system according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the first fuel is a BtL diesel is and the second fuel is a vegetable oil. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftstoff Benzin ist und der zweite Kraftstoff ein Bioalkohol ist.Fuel supply system according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the first fuel is gasoline and the second fuel is a bio-alcohol.
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