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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Zweikraftstoffmotoren, die Erdgas als einen der Kraftstoffe verwenden, und insbesondere ein Verdampfungsgassystem für einen Zweikraftstoffmotor.
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Hintergrund
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Erdgas ist zunehmend eine attraktive Alternative zu anderen Kraftstoffen für eine Verwendung in Verbrennungskraftmaschinen geworden. Zum Beispiel wird in einer Motorenklasse eine relative große Erdgasladung durch eine Kompressionszündung einer kleinen Zündungsmenge von flüssigem Dieselkraftstoff gezündet. In einer Anwendung werden Zweikraftstoffkompressionszündungsmotoren zum Antreiben von Bergbaufahrzeugen verwendet. Das Erdgas kann in flüssiger Form bei sehr tiefen Temperaturen (z. B. –160°C) und nahe dem Atmosphärendruck gespeichert werden. Wenn das verflüssigte Erdgas in dem Speichertank Hitze absorbiert, verdampft ein Teil des Gases. Wenn das verdampfte Gas nicht schnell genug während normaler Motorbedingungen genutzt wird, kann der Tank letztendlich genug Druck aufbauen, den er zum Entlüften des überschüssigen verdampften Gaskraftstoffs benötigt. Da Erdgas primär Methan ist, wird das Entlüften des Erdgases in die Atmosphäre als sehr unerwünscht betrachtet, da Methan dafür bekannt ist, ein extrem starkes Treibhausgas zu sein. In der Praxis sind verflüssigte Erdgastanks häufig zum Entlüftung bei ungefähr 200 PSI konstruiert. Um kommerziell brauchbar zu sein, könnte ein Motorsystem, das Erdgas verwendet, eine Strategie zum Begrenzen der in die Atmosphäre entlüfteten Erdgasmenge, und insbesondere des Methans, benötigen.
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Das
US-Patent 6 698 211 lehrt ein Erdgaskraftstoffspeicherungs- und Versorgungssystem für Gasverbrennungsmotoren eines Fahrzeugs. Dieses Dokument lehrt eine passive Strategie, die während dem Motorbetrieb verdampftes Erdgas aus dem Speichertank in das Einlassverteilerrohr des Motors leitet. Dieses Dokument lehrt ebenfalls die Einbeziehung einer Begrenzungsöffnung, die die Strömungsrate des verdampfen Erdgases begrenzt, so dass das durch das Einlassverteilerrohr strömende Luft/Gasgemisch ausreichend mager ist, um das Risikos der Verbrennung des Luft/Gasgemisch in dem Einlassverteilerrohr zu vermeiden oder zu begrenzen. Dieses Dokument lehrt ebenfalls, dass ein Strömungssteuerungsventil anstelle der Begrenzungsöffnung verwendet werden kann. Obwohl dieses Dokument eine Wünschbarkeit zum Verbrennen anstelle des Entlüftens von verdampftem Erdgas aus dem Speichertank erkennt, fehlt es dabei, andere Probleme zu berücksichtigen, die in solchen Systemen auftreten könnten, insbesondere bei Zweikraftstoffkompressionszündungsmotorsystemen.
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Die vorliegende Offenbarung ist auf eines oder mehrerer der oben dargestellten Probleme gerichtet.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt weist ein Kompressionszündungszweikraftstoffmotor ein Gaskraftstoff-Common-Rail (gemeinsames Verteilerrohr für Gaskraftstoff) auf, das mit mehreren Kraftstoffinjektoren, die jeweils zum direkten Einspritzen in einen Motorzylinder angeordnet sind, fluidverbunden ist. Ein Flüssigkraftstoff-Common-Rail (gemeinsames Verteilerrohr für Flüssigkraftstoff) ist mit den mehreren Kraftstoffinjektoren fluidverbunden. Ein Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem ist mit dem Gaskraftstoff-Common-Rail fluidverbunden. Ein Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem ist mit dem Flüssigkraftstoff-Common-Rail fluidverbunden. Ein Verdampfungsgassystem ist fluidmäßig zwischen einem mit einem Einlassverteilerrohr fluidverbundenem elektronisch gesteuerten Versorgungsventil und dem Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem angeordnet. Das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil ist zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich. Jeder der Kraftstoffinjektoren weist einen Flüssigablaufauslass auf, der mit dem Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem fluidverbunden ist. Eine elektronische Steuerung steht mit jedem der mehreren Kraftstoffinjektoren, dem Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem, dem Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem und dem elektronisch gesteuerten Ventil in Steuerungsverbindung.
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Gemäß einem anderen Aspekt ist der Kompressionszündungszweikraftstoffmotor auf einem Maschinenkörper gelagert und mit einem Beförderungsmittel der Maschine operativ gekoppelt.
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Gemäß einem anderen Aspekt weist ein Verfahren zum Betreiben des Kompressionszündungszweikraftstoffmotors ein Öffnen des elektronisch gesteuerten Ventils und Verbrennen eines Gemischs von verdampftem Gas aus dem Einlassverteilerrohr und eingespritztem Gas aus dem Kraftstoffinjektor durch Kompressionszündung von Dieselkraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor in mehreren Motorzylindern während eines ersten Motorzyklus auf. Das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil wird geschlossen und ausschließlich eingespritztes Gas aus dem Kraftstoffinjektor wird durch Kompressionszündung des Dieselkraftstoffs aus dem Kraftstoffinjektor in den mehreren Motorzylindern während eines zweiten Motorzyklus verbrannt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht einer Maschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung,
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2 ist eine schematische Ansicht eines Kompressionszündungszweikraftstoffmotors für die Maschinen der 1, und
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3 ist ein Logikflussdiagramm für einen Verdampfungsgasdosierungsalgorithmus gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter anfänglicher Bezugnahme auf die 1 weist eine Maschine 10 einen auf einem Beförderungsmittel 16 gelagerten Maschinenkörper 12 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist die Maschine 10 als ein Bergbaufahrzeug gezeigt und das Beförderungsmittel 16 ist als Räder dargestellt. Jedoch könnte die Maschine 10 eine breite Vielfalt von Formen annehmen und auch das Beförderungsmittel 16 könnte im Wesentlichen unterschiedlich sein. Beispielsweise könnte das Beförderungsmittel 16 Ketten oder möglicherweise sogar eine Schiffsschraube im Falle einer Maschine in Form eines Schiffes sein. Das Bergbaufahrzeug 10 weist eine schwenkbar am Maschinenkörper 12 befestigte Kippmulde 14 und eine Bedienerstation 15 auf. Man könnte einen Arbeitszyklus für das Bergbaufahrzeug 10 erwarten, der Leerlaufzeitperioden ohne Bewegung umfasst, beispielsweise wenn das Bergbaufahrzeug 10 darauf wartet, eine Last, wie beispielsweise Erz, in der Kippmulde 14 zu empfangen, darauf wartet, die Last abzukippen, und vielleicht sogar darauf wartet, betankt zu werden. Zwischen diesen bewegungslosen Leerlaufperioden könnte man erwarten, dass das Bergbaufahrzeug 10, das bei voller Leistung arbeitet, bei der es in der Kippmulde 14 eine schwere Last trägt, auf einer steilen Strecke an einer Förderstelle stehen kann. Während dem bewegungslosen Leerlauf könnte der die Maschine 10 antreibende Motor lediglich eine geringfügige Kraftstoffmenge verbrauchen. Auf der anderen Seite, wenn bei voller Leistung, bei der eine schwere Last auf einer steilen Strecke getragen wird, gearbeitet wird, könnte man erwarten, dass das Bergbaufahrzeug 10 eine relative große Kraftstoffmenge verbraucht.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2, kann die Maschine 10 von einem Kompressionszündungszweikraftstoffmotor 20 angetrieben werden, der ein mit mehreren Motorzylindern 21 fluidverbundenes Einlassverteilerrohr 22 aufweist. Der Kompressionszündungszweikraftstoffmotor 20 kann auf dem Maschinenkörper 12 gelagert und mit dem Beförderungsmittel 16 in bekannter Weise operativ gekoppelt sein. Beispielsweise könnte der Motor 20 mit dem Beförderungsmittel 16 mechanisch gekoppelt sein oder könnte sogar über einen dazwischengeschalteten elektrischen Generator gekoppelt sein, der den Motoren, die das Beförderungsmittel 16 direkt antreiben, elektrische Leistung zuführt. In jedem Fall fällt eine direkte oder indirekte Kopplung zwischen dem Motor 20 und dem Beförderungsmittel 16 in den beabsichtigten Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung. Mit anderen Worten, wenn der Motor 20 Kraftstoff verbrennen muss, um die Maschine 10 über die Beförderungsmittel 16 zu bewegen, kann dann der Motor 20 als operativ mit dem Beförderungsmittel 16 gemäß der vorliegenden Beschreibung gekoppelt betrachtet werden. In der dargestellten Ausführungsform weist der Motor 20 zwanzig Motorzylinder 21 auf, jedoch würden Motoren mit jeglicher Anzahl von Zylindern ebenfalls in den beabsichtigten Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Der Motor 20 weist ein Gaskraftstoff-Common-Rail 30 auf, das mit mehreren Kraftstoffinjektoren 26, die jeweils zum direkten Einspritzen in einen Motorzylinder 21 angeordnet sind, fluidverbunden ist. Ein Flüssigkraftstoff-Common-Rail 40 ist ebenfalls mit den mehreren Kraftstoffinjektoren 26 fluidverbunden. Die Fluidverbindung zwischen den jeweiligen Common-Rails 30, 40 und den Kraftstoffinjektoren 26 kann in einer Reihe von Möglichkeiten erreicht werden, beispielsweise durch Verwendung einer koaxialen Rohranordnung (nicht gezeigt). Ein Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 31 ist mit den Gaskraftstoff-Common-Rail 30 fluidverbunden. Ein Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 41 ist mit dem Flüssigkraftstoff-Common-Rail 40 fluidverbunden. Ein Verdampfungsgassystem 50 ist zwischen einem elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53, das mit dem Einlassverteilerrohr 22 fluidverbunden ist, und dem Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 31 fluidmäßig angeordnet. Das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 ist zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position beweglich. Jedoch wird der Fachmann verstehen, dass das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 eine Vielzahl von Merkmalen aufweisen kann, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie beispielsweise eine Öffnung, ein variables Strömungsratenvermögen und möglicherweise sogar konventionelle Vorrichtungen für die Drucksteuerung, wobei diese darauf nicht begrenzt sind. Jeder der Kraftstoffinjektoren 26 weist einen Flüssigablaufauslass 27 auf, der mit dem Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 41 über eine Ablaufrücklaufleitung 45 fluidverbunden ist. Um zu viele überlappende Fluidverbindungen zu vermeiden, ist die Ablaufrücklaufleitung 45 lediglich mit einem Kraftstoffinjektor 26 verbunden gezeigt, ist aber tatsächlich mit dem Flüssigablaufauslass 27 von allen zwanzig Kraftstoffinjektoren 26 fluidverbunden. Dieses Merkmal reflektiert den Fakt, dass der Flüssigkraftstoff, der flüssigen Diesel umfassen kann, nicht nur als ein Einspritzmedium, sondern auch als ein Steuerungsfluid verwendet werden kann, das zur Rezirkulation von dem Flüssigablaufauslass 27 zurückgeführt wird. Eine elektronische Steuerung 25 steht mit jedem der mehreren Kraftstoffinjektoren 26, mit dem Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 41, mit dem Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 31 und mit dem elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53 in Steuerungsverbindung.
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Das Flüssigkraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 41 kann einen flüssigen Dieselkraftstoff enthaltenden Niederdrucktank 42, einen Filter 43 und eine Hochdruckpumpe 44 aufweisen, die Flüssigkraftstoff zum Flüssigkraftstoff-Common-Rail 40 fördert und den Druck darin steuert. Die Hochdruckpumpe 44 kann eine Pumpe mit variabler Ausgabe sein, die einen von verschiedenen unterschiedlichen im Stand der Technik bekannten Strukturtypen aufweist, der beispielsweise einlassbemessen ist, eine variable Verdrängung hat, ein gesteuertes Überströmventil aufweist oder der jeglicher Pumpentyp ist, der zum Verändern der Ausgabe der Pumpe 44 zum Steuern des Drucks in dem Flüssigkraftstoff-Common-Rail 40 in einer im Stand der Technik bekannten Weise elektronisch gesteuert wird.
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Das Gaskraftstoffversorgungs- und Drucksteuerungssystem 31 kann einen Tieftemperaturtank 32, eine Pumpe 35 mit variabler Verdrängung, einen Wärmetauscher 33, einen Druckspeicher 36, einen Filter 37 und ein Kraftstoffkonditionierungsmodul 38 aufweisen. Die Pumpe 35 mit variabler Verdrängung und das Kraftstoffkonditionierungsmodul 38 können mit der elektronischen Steuerung 35 in Steuerungsverbindung stehen, um dem Gaskraftstoff-Common-Rail 30 Gaskraftstoff zuzuführen und den Druck darin zu steuern. Der Tieftemperaturtank 32 kann eine Versorgung von beruhigtem flüssigem Erdgas aufweisen. Ein Druckentlastungsventil 34 kann Teil des Tieftemperaturtanks 32 sein und eine Entlüftung 39 kann ein Bereich des Kraftstoffkonditionierungsmoduls 38 sein.
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Das Verdampfungsgassystem 50 kann einen Druckspeicher 54 mit einer Kapazität oder einem Volumen größer als das Gaskraftstoff-Common-Rail 30 aufweisen. Das Verdampfungsgassystem 50 kann ebenfalls ein Rückschlagventil 55 aufweisen, das zum Verhindern eines Rückstroms der Luft aus dem Einlassverteilerrohr 22 verwendet werden kann, das beispielsweise auftreten könnte, wenn das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 geöffnet ist, wenn der Druck im Einlassverteilerrohr 22 den Druck im Verdampfungsgassystem 50 übersteigt. Das Druckentlastungsventil 34 des Tieftemperaturtanks 33 kann mit einem ersten Einlass 51 des Verdampfungsgassystems 50 fluidverbunden sein und die Entlüftung 39 des Kraftstoffkonditionierungsmoduls 38 kann mit einem zweiten Einlass 52 des Verdampfungsgassystems 50 fluidverbunden sein. Es ist dieser Aspekt der Offenbarung, der das Einfangen des verdampften Erdgases aus dem Tieftemperaturtank ermöglicht, wenn Bedingungen den Druck im Tank dazu veranlassen, den Ventilöffnungsdruck des Druckentlastungsventils 34 zu überschreiten und ebenfalls verdampfte Gase an der Entlüftung 39 vom Kraftstoffkonditionierungsmodul 38 einzufangen, das ansonsten in die Atmosphäre entlüftet worden wäre.
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Die vorliegende Offenbarung zieht die Verwendung von sowohl dem Druckspeicher 54 als auch dem elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 51 zum Speichern des verdampften Gases in Erwägung, wenn die Bedingungen zum Leiten des verdampften Gases in das Einlassverteilerrohr 22 ungünstig sind, und ebenfalls das verdampfte Gas in das Einlassverteilerrohr 22 zu leiten, wenn die Bedingungen günstig sind. Die Erwägungen, die zum Bestimmen verwendet werden könnten, wann die Bedingungen günstig sein könnten, könnten ein Entscheiden umfassen, ob Verbrennungsbedingungen im Motor 20 ein erhöhtes Methanschlupfrisiko, was nicht bevorzugt wäre, oder ein reduziertes Methanschlupfrisiko haben, was als günstige Bedingungen angesehen werden würde, wobei diese nicht darauf begrenzt sind. Beispielsweise könnte man einen Motor 20 betrachten, der unter einer Hochlastbedingung arbeitet, die ein hohes Methanschlupfrisiko darstellt, da eine relativ große Erdgasladung durch Kompressionszündung einer kleinen Zündungsmenge von Dieselkraftstoff gezündet wird. Für Gründe, die außerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung liegen, könnte man größere Mengen von unverbranntem Erdgas erwarten, das aus den Motorzylindern 21 entweicht, wenn unter Hochlastbedingungen gearbeitet wird. Methanschlupf ist ein Risiko, weil das unverbrannte Erdgas größtenteils Methan aufweisen kann. Ein geringeres Methanschlupfrisiko könnte Verbrennungsbedingungen entsprechen, die mit Niedriglast oder Leerlauf verbunden sind, wenn der gesamte oder fast der gesamte Kraftstoff in den jeweiligen Motorzylindern 21 verbrannt worden ist, mit wenig oder keinem unverbranntem Kraftstoff, der aus dem jeweiligen Motorzylinder 21 entweicht. Eine andere Überlegung zum Bestimmen, ob Bedingungen zum Öffnen des elektronisch gesteuerten Versorgungsventils 53 zum Leiten von verdampftem Gas in das Einlassverteilerrohr 22 günstig sind, könnte aufweisen, ob das Luft/Kraftstoffgemisch im Einlassverteilerrohr 22 ein Verhältnis erreicht, das eine frühe und unerwünschte Zündung des Gemischs in dem Einlassverteilerrohr 22 riskiert. Folglich könnte man von der elektronischen Steuerung 25 erwarten, das Luft/Kraftstoffverhältnis im Einlassverteilerrohr 22 zu überwachen, beispielsweise durch Überwachen der Strömungsrate durch das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 und des Schubdrucks, der dem Einlassverteilerrohr 22 in einer konventionellen Weise Luft zuführt, um sicher zu stellen, dass das Gemisch zum Aufweisen eines niedrigen Zündungsrisikos ausreichend mager ist. Eine andere Überlegung könnte beispielsweise einfach ein Verhindern des Öffnens des elektronisch gesteuerten Ventils 53 sein, wenn der Druck in dem Einlassverteilerrohr 22 den Druck im Verdampfungsgassystem 50 überschreitet. Diese und andere Überlegungen könnten kontinuierlich von der elektronischen Steuerung durch Aufweisen eines Verdampfungsgasdosierungsalgorithmus 60 in Betracht gezogen werden, der zum Kommunizieren eines Öffnungssignals und eines Schließungssignals an das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 ausgebildet ist.
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Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 3 ist ein Logikflussdiagramm für einen Verdampfungsgasdosierungsalgorithmus 60 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die Logik beginnt am Start 61 und gelangt zum Block 62, wo das Verdampfungsgasversorgungsventil 53 geschlossen ist. Die Schließung des Verdampfungsgasversorgungsventils 53 kann einfach durch Beenden der Übertragung eines Öffnungssignals und unter Berufung auf eine gewisse mechanische Vorspannung erreicht werden, um das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 normalerweise in einer geschlossenen Position zu halten. Folglich könnte ein Schließungssignal im Kontext der vorliegenden Offenbarung einfach die Abwesenheit eines Öffnungssignals bedeuten, das elektrische Energie zum Betätigen eines elektrischen Aktuators zum Bewegen des elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53 aus einer vorgespannten geschlossenen Position in Richtung einer offenen Positionen in einer mit vielen Ventilen im Stand der Technik verbundenen Weise aufweist. Beim Block 63 wird verdampftes Gas im Druckspeicher 54 gespeichert. Folglich kann verdampftes Gas entweder aus dem Tieftemperaturtank 32 oder dem Kraftstoffkonditionierungsmodul 38 in das Verdampfungsgassystem 50 eintreten und im Druckspeicher 54 gespeichert werden, immer wenn der Motor 20 arbeitet oder nicht. Als nächstes bestimmt die Logik bei der Abfrage 64, ob das Methanschlupfrisiko niedrig ist. In Abhängigkeit des bestimmten Motors können Ingenieure einfach bestimmen, zu was die Verbrennungslastbedingungen entsprechen, wenn erwartet werden kann, dass der gesamte oder fast der gesamte Kraftstoff in den individuellen Zylindern 21 verbrennt. Folglich kann die Umsetzung der Abfrage 64 einfach auf der elektronischen Steuerung 25 basieren, die entscheidet, ob die Motorlastbedingung oberhalb von Schwellenwerten ist oder nicht. Allgemeinen könnte man erwarten, dass das Methanschlupfrisiko während Niedriglast- und Leerlaufbedingungen niedrig ist. In Abhängigkeit der bestimmten Anwendung kann die Logik einfach bestimmen, dass das Methanschlupfrisiko nur niedrig ist, wenn die Maschine 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Leerlauf ist. Wenn der Verdampfungsgasdosierungsalgorithmus 60 bestimmt, dass das Methanschlupfrisiko nicht niedrig ist, kehrt die Logik zum Block 62 zurück, um das Verdampfungsgasversorgungsventil 53 geschlossen zu halten. Andererseits, wenn bestimmt wird, dass das Methanschlupfrisiko niedrig ist, schreitet die Logik zu Abfrage 65 weiter, wo bestimmt wird, ob das Risiko der Einlasszündung niedrig ist. Wie bereits vorher beschrieben, könnte dies durch die elektronische Steuerung 25 erreicht werden, die das Luft/Kraftstoffverhältnis im Einlassverteilerrohr 22 überwacht. Beispielsweise, in Abhängigkeit des bestimmten Motors, könnte das Risiko der Einlasszündung als niedrig erachtet werden, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis im Einlassverteilerrohr 22 unterhalb vorbestimmter Prozentwerte liegt. Wenn, aus welchem Grund auch immer, das Luft/Kraftstoffverhältnis im Einlassverteilerrohr 22 diesen Schwellenwert überschreitet, würde die Logik zum Block 63 zurückkehren und das Verdampfungsgasversorgungsventil 53 in einer geschlossene Bedingung beibehalten oder dorthin bewegen. Andererseits, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis im Einlassverteilerrohr 22 unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, der ein niedriges Risiko der Einlasszündung darstellt, könnte die Logik zur Abfrage 66 voranschreiten, wo die elektronische Steuerung 25 bestimmen würde, ob der Druck im Einlassverteilerrohr 22 kleiner als der Druck im Druckspeicher 54 war. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, würde die Logik zum Block 63 voranschreiten und das Verdampfungsgasversorgungsventil 53 zum Leiten einer Menge von verdampftem Gas in das Einlassverteilerrohr 22 öffnen. Wenn jedoch der Druck im Einlassverteilerrohr 22 größer als der Druck im Verdampfungsgassystem 50 ist, würde die Logik zum Block 63 zurückkehren und das Verdampfungsgasversorgungsventil 53 zum Leiten einer Menge von verdampftem Gas in das Einlassverteilerrohr 22 öffnen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung findet allgemein bei jedem Motor Anwendung, der aus einem Flüssigspeichertank stammenden Gaskraftstoff verbrennt. Die vorliegende Offenbarung findet allgemein bei solchen Motoren Anwendung, wo es den Wunsch gibt, dass Entlüften des potentiell schädlichen Treibhausgases Methan in die Atmosphäre zu vermeiden. Die vorliegende Offenbarung findet insbesondere bei Zweikraftstoffmotoren Anwendung, die flüssigen Dieselkraftstoff und Erdgaskraftstoff verbrennen. Letztlich findet die vorliegende Offenbarung speziell Anwendung, wenn ein Kompressionszündungszweikraftstoffmotor zum Antreiben einer Maschine verwendet wird, beispielsweise einem Bergbaufahrzeug.
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Im Betrieb könnte man erwarten, dass der Motor 20 eine relativ kleine Menge von flüssigem Dieselkraftstoff kompressionszündet, um wiederum eine viel größere Erdgasladung zu zünden. Bei relativ niedrigen Lasten und vielleicht im Leerlauf kann der Motor 20 ein Dieselkraftstoff/Erdgaskraftstoffverhältnis verbrennen, das größer als das Verhältnis ist, das höheren Lasten zugeordnet ist. Während Leerlaufbedingungen kann der Motor 20 tatsächlich kein Gas aus dem Gaskraftstoff-Common-Rail 30 zum Beibehalten des Betriebs des Motors 20 verwenden. Jedoch wird der Fachmann verstehen, dass die Betankungsverhältnisbedingungen etwa eine Frage der Konstruktionsauswahl sind und sich im Wesentlichen von einem Motor zu einem anderen verändern können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In jedem Fall, wenn die Bedingungen erfüllt sind und verdampftes Gas in das Einlassverteilerrohr 22 geleitet worden ist, können die verdampften Gasmengen, die verbrannt werden, ausreichend sein oder nicht, um die Betankungslogik, die der Einspritzung von entweder Flüssigdiesel oder Erdgas aus den individuellen Kraftstoffinjektoren 26 zugeordnet sind, zu beeinflussen. Mit anderen Worten könnte die Wärmefreisetzungsverteilung des verdampften Gases aus dem Verdampfungsgassystem 50 derart niedrig sein, dass die Wärmefreisetzung des Flüssigdiesels und/oder eingespritzten Gases bei einer gegebenen Motorbetriebsbedingung nicht signifikant verteilt wird. Andererseits, wenn die Wärmefreisetzung signifikant ist, könnte man erwarten, dass die Motorsteuerung den Flüssigdiesel oder eher das eingespritzte Erdgas zum Kompensieren des zusätzlichen Kraftstoffs, der durch das Verdampfungsgassystem 50 bereitgestellt wird, verringert, um die Motorgeschwindigkeit im gesteuerten Zustand beizubehalten.
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Im Betrieb kann das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 zur Verbrennung eines Gemischs von verdampftem Gas aus dem Einlassverteilerrohr 22 und vom Kraftstoffinjektor 26 eingespritztem Gas durch Kompressionszündung von Diesel aus dem Kraftstoffinjektor 26 in mehreren Motorzylindern 21 während eines ersten Motorzyklus geöffnet sein. Zusätzlich könnte man erwarten, dass das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 während eines zweiten und unterschiedlichen Motorzyklus geschlossen ist und dass der Motor 20 ausschließlich vom Kraftstoffinjektor 26 eingespritztes Gas durch Kompressionszündung von Dieselkraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 26 in den mehreren Motorzylindern 21 verbrennt. Der Fachmann wird verstehen, dass ein Motorzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Einlasstakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Abgastakt aufweisen kann. Wie vorher beschrieben, kann die Schließung des elektronisch gesteuerten Versorgungsventils 53 durchgeführt werden, wenn Verbrennungsbedingungen einem erhöhten Methanschlupfrisiko entsprechen, wohingegen eine Öffnung des elektronisch gesteuerten Versorgungsventils 53 durchgeführt werden kann, wenn Verbrennungsbedingungen einem reduzierten Methanschlupfrisiko entsprechen. Der Fachmann wird erkennen, dass sich der Ausdruck „Methanschlupf” auf ein Entweichen von unverbranntem Methan aus einer dem Motor 20 zugeordneten Abgasleitung bezieht. Während normaler Betriebsbedingungen, wenn sich der Motor 20 zwischen Leerlauf und Lastbedingungen bewegt, könnte man erwarten, dass verdampftes Gas im Druckspeicher 54 gespeichert wird. Wenn das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 geöffnet wird, würde ein Teil des gespeicherten verdampften Gases natürlich aus dem Druckspeicher 54 zum Strömen in das Einlassverteilerrohr 22 entfernt werden. Man könnte ebenfalls während normalen Bedingungen erwarten, dass verdampftes Gas aus dem Kraftstoffkonditionierungsmodul 38 und vielleicht verdampftes Gas aus dem Tieftemperaturtank 32 in den Druckspeicher 54 geleitet wird. Zusätzlich zum Schließen des elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53 in Abhängigkeit von Verbrennungsbedingungen, die einem erhöhten Methanschlupfrisiko entsprechen, kann das Versorgungsventil 53 ebenfalls in Abhängigkeit eines Luft/Kraftstoffverhältnisses im Einlassverteilerrohr 22, das einem erhöhten Risiko der Einlasszündung entspricht, geschlossen werden. Die vorliegende Offenbarung berücksichtigt zusätzlich, dass sich das spezifische Luft/Kraftstoffverhältnis, das einem erhöhten Risiko der Einlasszündung zugeordnet ist, ebenfalls sowohl mit den Motorbetriebsbedingungen als auch mit den Atmosphärenbedingungen verändern könnte. Beispielsweise kann ein erhöhtes Risiko der Einlasszündung einem Luft/Kraftstoffverhältnis bei niedrigen Höhenlagen entsprechen, aber unterschiedlichen Luft/Kraftstoffverhältnissen bei höheren Höhenlagen. Andere im Stand der Technik bekannte Bedingungen könnten ebenfalls zu einem variablen Luft/Kraftstoffverhältnis beitragen, das einem erhöhten Risiko der Einlasszündung zugeordnet ist.
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Wie vorher beschrieben wird eine Schließung des elektronisch gesteuerten Versorgungsventils 53 in Erwiderung auf ein Schließungssignal durchgeführt, das von der elektronischen Steuerung 25 an das Versorgungsventil 53 kommuniziert wird. In Abhängigkeit der Struktur des elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53 könnte das Schließungssignal einfach Nichts oder die Abwesenheit von einem Öffnungssignal sein, oder der dem elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53 zugeordnete Aktuator könnte aktive Signale erfordern, wie beispielsweise im Falle, wenn das elektronisch gesteuerte Versorgungsventil 53 in Richtung einer offenen Position vorgespannt wäre. In ähnlicher Weise wird die Öffnung des elektronisch gesteuerten Versorgungsventils 53 in Erwiderung auf ein Öffnungssignal durchgeführt, das von der elektronischen Steuerung an das Versorgungsventil kommuniziert wird. Wie beim Schließungssignal könnte das Öffnungssignal, in Abhängigkeit der Struktur und des dem elektronisch gesteuerten Versorgungsventil 53 zugeordneten Aktuators, einfach aus der Abwesenheit eines Schließungssignals bestehen, oder kann eine positive elektrische Energie aufweisen, die einem Aktuator des elektronisch gesteuerten Versorgungsventils 53 zum Öffnen des gleichen zugeführt wird.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt eine Möglichkeit zum Betreiben eines Motors, der Erdgas mit einer Vermeidungsstrategie einer Entlüftung von überschüssigem Erdgas in die Atmosphäre zum Vermeiden des Freisetzens des potentiell schädlichen Treibhausgases Methan verwendet. Anstelle der Entlüftung des überschüssigen oder verdampften Gases in die Atmosphäre lehrt die vorliegende Offenbarung eine Verbrennung dieses verdampften Gases im Motor 20, wenn verschieden bedingte Bedingungen gemäß einem Verdampfungsgasdosierungsalgorithmus 60 erfüllt sind.
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Es sollte verstanden werden, dass die obige Beschreibung lediglich für darstellende Zwecke bedacht ist und nicht dazu bedacht ist, den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Folglich wird der Fachmann verstehen, dass andere Aspekte der Offenbarung durch Studieren der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Patentansprüche erhalten werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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