DE102013218680A1

DE102013218680A1 - Variabler druckregulierer für gasförmigen kraftstoff

Info

Publication number: DE102013218680A1
Application number: DE102013218680.0A
Authority: DE
Inventors: Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2014-05-28
Also published as: RU2628138C2; US20140076283A1; CN103670806A; RU2013142811A; US9243588B2; CN103670806B

Abstract

Verfahren und Systeme zum Verändern des Kraftstoffeinspritzdrucks in einem mit gasförmigem Kraftstoff versorgen Fahrzeug werden geschaffen. Ein mechanischer Druckregulierer kann modifiziert werden, um den Druck von gasförmigem Kraftstoff auf veränderliche Drücke auf der Basis einer elektronischen Druckrückkopplung und von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu regulieren. In einem Beispiel kann ein Regulierungsdruck in einer Niederdruckkammer eines Druckregulierers durch steuerbares Leiten von gasförmigem Kraftstoff in eine oder aus einer Referenzkammer des Druckregulierers verändert werden und der aus der Referenzkammer ausgelassene gasförmige Kraftstoff kann zur Kraftmaschine zur Verbrennung gelenkt werden.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die variable Einspritzdruckregulierung für mit gasförmigem Kraftstoff versorgte Fahrzeuge.
Alternative Kraftstoffe wurden entwickelt, um die steigenden Preise von herkömmlichen Kraftstoffen zu mildern und um Abgasemissionen zu verringern. Erdgas wurde beispielsweise als attraktiver alternativer Kraftstoff erkannt. Für Kraftfahrzeuganwendungen kann Erdgas komprimiert und als Gas in Zylindern mit hohem Druck gespeichert werden. Ein Druckregulierer kann dann verwendet werden, um das komprimierte Erdgas (CNG) mit reduzierten Drücken zu einer Kraftmaschinenbrennkammer zuzuführen. Der Druckregulierer kann diesen gasförmigen Kraftstoff mit einem festen, konstanten Druck zur Kraftmaschine zuführen oder er kann ein variabler Druckregulierer sein, der gasförmigen Kraftstoff mit veränderlichen Drücken zur Kraftmaschine zuführen kann.
Viele Vorteile können unter Verwendung eines variablen Druckregulierers, um gasförmigen Kraftstoff zur Kraftmaschine zuzuführen, anstelle eines Druckregulierers, der gasförmigen Kraftstoff zur Kraftmaschine mit einem festen, konstanten Druck zuführt, erreicht werden. Das Verändern des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs erhöht beispielsweise den dynamischen Bereich der Einspritzdüse (wobei der dynamische Bereich der Einspritzdüse das "Umlegeverhältnis", das Verhältnis von maximaler zu minimaler Masse von Kraftstoff ist, welche mit dem Injektor eingespritzt werden kann). Das Vorsehen eines niedrigeren Kraftstoffdrucks während einer niedrigen Kraftstoffanforderung ermöglicht eine längere Kraftstoffeinspritzimpulsbreite, was Einspritzungen mit niedrigerer, wiederholbarer Masse ermöglicht. Als anderes Beispiel ermöglicht das Verändern des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs die Verwendung eines niedrigeren Drucks von gasförmigem Kraftstoff während eines Kraftmaschinenkaltstarts, wenn nur eine geringfügige Spannung zur Verfügung steht, um die Einspritzdüsen zu öffnen, da die niedrigere Einspritzdüsenöffnungsspannung zum Einspritzen von gasförmigem Kraftstoff mit einem niedrigeren Einspritzdruck ausreichen kann. Als noch weiteres Beispiel kann das Verändern des Drucks ermöglichen, dass seltene Spitzenkraftstoffanforderungen erfüllt werden, ohne die Einspritzdüse der Haltbarkeitsherausforderung des Einspritzens von gasförmigem Kraftstoff mit hohem Druck zu jeder Zeit aussetzen zu müssen.
Trotz der Vorteile von variablen Druckregulierern sind bekannte variable Druckregulierer kostspielig und für Instabilität anfällig. In einigen Systemen wird beispielsweise eine variable Druckregulierung erreicht, indem die Referenzkammer des Regulierers dem Einlasskrümmerdruck ausgesetzt wird. Diese Abhängigkeit vom Einlasskrümmerdruck begrenzt jedoch die Betriebsfähigkeit des Druckregulierers, wenn der Einlasskrümmerunterdruck nicht innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. In anderen Systemen wird die Druckvariabilität durch Ändern des Referenzdrucks über ein Ventil von der Hochdruckquelle erreicht. Als weiteres Beispiel verändert ein bekannter variabler Druckregulierer den Druck von gasförmigem Kraftstoff durch Tastverhältnissteuerung eines Hauptventils zwischen dem Regulierer und der Kraftstoffverteilerleitung. Systeme, die sich auf ein einzelnes Ventil verlassen, um die Druckregulierung durchzuführen, wobei das Ventil einer Strömung von gasförmigem Hochdruckkraftstoff unterliegt, können jedoch nicht angemessen robust sein. Aus diesen und anderen Gründen können Fahrzeuge mechanische Druckregulierer umfassen, die einen festen, konstanten Druck von gasförmigem Kraftstoff zur Kraftmaschine zuführen.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen variablen Druckregulierungssystemen haben die Erfinder hier erkannt, dass gasförmiger Kraftstoff zur Kraftmaschine mit veränderlichen Drücken in einer kosteneffizienten Weise zugeführt werden kann, ohne die Stabilität zu gefährden, indem der Regulierungsdruck eines mechanischen Druckregulierers erhöht und gesenkt wird (über Erhöhen und Senken des Drucks in der Referenzkammer). Ein Durchgang, der eine Kammer mit niedrigerem Druck des Regulierers mit der Referenzkammer koppelt, kann ein Ventil umfassen, das gesteuert werden kann, um gasförmigen Kraftstoff von der Hochdruckkammer zur Referenzkammer zu leiten, um den Druck der Referenzkammer zu erhöhen. Ferner kann ein Durchgang, der die Referenzkammer mit der Kraftmaschine (z. B. mit dem Einlasskrümmer, dem Kurbelgehäuse, dem Ejektorunterdruck, dem Vakuumpumpen-Unterdruck oder dem Kraftstoffdampf-Speicherbehälter) oder mit der Atmosphäre koppelt, ein weiteres Ventil umfassen, um den Druck der Referenzkammer zu verringern. Über die Steuerung dieser Ventile kann der Druck in der Referenzkammer verändert werden, was wiederum den Druck des zur Kraftmaschine (z. B. zu den Kraftstoffeinspritzdüsen der Kraftmaschine) von der Niederdruckkammer des Regulierers zugeführten gasförmigen Kraftstoffs verändert. Die Ventile können durch ein elektronisches Druckrückkopplungssystem gesteuert werden und können Solenoidventile mit fester Öffnung oder durch das Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) gesteuerte Solenoidventile sein. Das Überlagern eines elektronischen Druckrückkopplungs-Steuersystems auf ein mechanisches Druckregulierungssystem in dieser Weise ermöglicht die Veränderung des Drucks des zur Kraftmaschine zugeführten gasförmigen Kraftstoffs über die Steuerung dieser Ventile. Vorteilhafterweise können die Ventile klein und kostengünstig sein und dennoch kann das System immer noch Methoden der variablen Druckregulierung übertreffen, die die Tastverhältnissteuerung eines Hauptventils zwischen dem Regulierer und der Kraftstoffverteilerleitung beinhalten.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Regulieren des Drucks von gasförmigem Kraftstoff in einer Kraftmaschine das Verändern eines Regulierungsdrucks in einer Niederdruckkammer eines Druckregulierers durch steuerbares Leiten von gasförmigem Kraftstoff in eine und/oder aus einer Referenzkammer des Druckregulierers. Dieses Verfahren kann ermöglichen, dass ein mechanischer Druckregulierer über die Strömung von Kraftstoff in die oder aus der Referenzkammer den Kraftstoffdruck auf verschiedene Drücke regelt. Der Regulierungsdruck kann beispielsweise durch Steuern eines Druckerhöhungsventils, um gasförmigen Kraftstoff von der Niederdruckkammer in die Referenzkammer zu leiten, erhöht werden und der Regulierungsdruck kann durch Steuern eines Druckverringerungsventils, um gasförmigen Kraftstoff aus der Referenzkammer zu leiten, verringert werden. Die Kraftmaschinen-Kraftstoffverteilerleitung kann mit der Niederdruckkammer des Regulierers in Verbindung stehen und folglich kann der Regulierungsdruck ein Druck sein, der dazu führt, dass ein gewünschter Kraftstoffverteilerleitungsdruck erreicht wird. Die Ventile können auf der Basis einer elektronischen Druckrückkopplung, z. B. einer Rückkopplung eines Kraftstoffverteilerleitungs-Drucksensors, der einen aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck angibt, und auf der Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen gesteuert werden. Während Bedingungen mit niedriger Last kann es beispielsweise erwünscht sein, Kraftstoff mit einem niedrigeren Druck relativ zu einem aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck einzuspritzen.
In dieser Weise kann eine variable Druckregulierung durch Steuern von Ventilen, um relativ kleine Massen an gasförmigem Kraftstoff in die und aus der Referenzkammer eines Druckregulierers zu leiten (im Vergleich zur Masse an gasförmigem Kraftstoff, der vom Regulierer zur Kraftstoffverteilerleitung strömt), anstatt durch (oder zusätzlich zum) Tastverhältnissteuern eines Hauptventils in einer Leitung, die Kraftstoff zur Kraftstoffverteilerleitung zuführt, erreicht werden. An sich können kleinere und kostengünstigere Ventile in den beanspruchten Konfigurationen relativ zum System, das die Tastverhältnissteuermethode verwendet, verwendet werden, was zu Kosteneinsparungen führt, falls erwünscht. Ferner kann der gasförmige Kraftstoff, der aus der Referenzkammer ausgelassen wird, wenn das Druckverringerungsventil geöffnet wird, zur Kraftmaschine zur Verbrennung gelenkt werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. In Ausführungsformen, in denen Aktuatoren der Druckerhöhungs- und Druckverringerungsventile PCM-gesteuert sind, hat ferner das PCM die Kenntnis der zusätzlichen Kraftstoffströmung zur Kraftmaschine und kann sie geeignet kompensieren.
Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Schutzbereich nur durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
1A zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftmaschinensystems, das dazu konfiguriert ist, mit gasförmigem Kraftstoff sowie einem oder mehreren anderen Kraftstoffen mit verschiedenen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften zu arbeiten, wobei das System ein Druckregulierungssystem zum Regulieren des Drucks einer Verteilerleitung für gasförmigen Kraftstoff umfasst.
1B zeigt eine Detailansicht des Druckregulierungssystems von 1A.
2 zeigt einen Beispiel-Ablaufplan hoher Ebene zum Betreiben des Druckregulierungssystems von 1A–B.
3 zeigt einen Beispiel-Ablaufplan hoher Ebene zum Steuern von Ventilen des Druckregulierungssystems von 1A–B, um einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen.
4 zeigt Beispielzeitablaufdiagramme, die die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern des Druckregulierungssystems von 1A–B in Bezug auf die Zeit darstellen.
Verfahren und Systeme für die variable Druckregulierung von gasförmigem Kraftstoff in einem Fahrzeugsystem wie z. B. dem System von 1A werden geschaffen. Das Fahrzeugsystem umfasst ein Druckregulierungssystem wie z. B. das in 1A–B gezeigte System, das gemäß den Verfahren von 2 und 3 betrieben werden kann. Ventile des Druckregulierungssystems können beispielsweise gemäß dem Verfahren von 3 betätigt werden, um den Regulierungsdruck des Systems zu verändern, was wiederum den Druck einer Kraftmaschinen-Kraftstoffverteilerleitung verändert, um einen variablen Einspritzdruck des gasförmigen Kraftstoffs vorzusehen. Die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern des Druckregulierungssystems in Bezug auf die Zeit ist in 4 gezeigt.
1A zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 umfasst ein Kraftmaschinensystem 8, ein Steuersystem 14 und ein Kraftstoffsystem 18. Das Kraftmaschinensystem 8 kann eine Kraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern 30 umfassen. Die Kraftmaschine 10 umfasst einen Kraftmaschineneinlass 23 und einen Kraftmaschinenauslass 25. Der Kraftmaschineneinlass 23 umfasst eine Drosselklappe 62, die mit dem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 44 über einen Einlassdurchgang 42 fluidtechnisch gekoppelt ist. der Kraftmaschinenauslass 25 umfasst einen Auslasskrümmer 48, der zu einem Auslassdurchgang 35 führt, der Abgas nach dem Durchgang durch eine Abgasreinigungsvorrichtung 70 zur Atmosphäre leitet. Die Kraftmaschine 10 kann ferner ein Kurbelgehäuse 79 umfassen, das eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) umschließt, wobei die Kurbelwelle durch die Bewegung von Kolben von Zylindern 30 angetrieben wird. Es ist zu erkennen, dass andere Komponenten in der Kraftmaschine enthalten sein können, wie z. B. eine Vielfalt von Ventilen und Sensoren.
Das Steuersystem 14 ist Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) empfangend und Steuersignale zu mehreren Aktuatoren 81 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) sendend gezeigt. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 MAP- und MAF-Sensoren 124 und 125 im Einlass, einen Abgassensor 126 und einen Temperatursensor 127, die im Auslass angeordnet sind, einen Drucksensor 33, der mit einer Leitung für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, Drucksensoren 102a und 102b, die mit jeweiligen Kraftstoffverteilerleitungen gekoppelt sind, usw. umfassen. Andere Sensoren, wie z. B. Druck-, Temperatur-, Kraftstofffüllstand-Luft/Kraftstoff-Verhältnis- und -Zusammensetzungssensoren können mit verschiedenen Orten im Fahrzeugsystem 6 gekoppelt sein. Als weiteres Beispiel können die Aktuatoren Kraftstoffpumpen, Kraftstoffeinspritzdüsen 66a und 66b, eine Drosselklappe 62, Kraftstofftankventile und die Ventile des Druckregulierungssystems 34 umfassen. Das Steuersystem 14 kann eine Steuereinheit 12 umfassen. Die Steuereinheit kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf der Basis eines darin programmierten Befehls oder Codes, der einer oder mehreren Routinen entspricht, auslösen. Beispielsteuerroutinen werden hier im Hinblick auf 2–3 beschrieben.
Das Kraftstoffsystem 18 kann einen oder mehrere Kraftstofftanks umfassen. Im dargestellten Beispiel ist das Kraftstoffsystem ein System mit mehreren Kraftstoffen mit einem Hochdruck-Kraftstofftank 20a, der dazu konfiguriert ist, gasförmigen Kraftstoff zu einer Kraftstoffverteilerleitung 52a über ein Druckregulierungssystem 34 zuzuführen, und einem Kraftstofftank 20b, der dazu konfiguriert ist, einen Kraftstoff mit chemischen und physikalischen Eigenschaften, die vom gasförmigen Kraftstoff verschieden sind (z. B. flüssiger Kraftstoff), zur Kraftstoffverteilerleitung 52b zuzuführen. Obwohl das dargestellte Beispiel separate Kraftstoffverteilerleitungen für die zwei verschiedenen Kraftstoffe umfasst, kann in einigen Beispielen eine gemeinsame Kraftstoffverteilerleitung verwendet werden.
Der Kraftstofftank 20a kann dazu konfiguriert sein, gasförmigen Kraftstoff mit hohem Druck zu speichern und den Kraftstoff zur Kraftmaschine 10 über eine Hochdruck-Kraftstoffverteilerleitung 94, einen Druckregulierer 38 und eine Kraftstoffverteilerleitung 50 mit reguliertem Druck zuzuführen. Der gasförmige Kraftstoff kann beispielsweise komprimiertes Erdgas (CNG), flüssiges Propangas (LPG), absorbiertes Erdgas (ANG) oder Wasserstoffkraftstoff sein. Der Kraftstofftank 20a kann den gasförmigen Kraftstoff in einem Druckbereich von 10–700 bar (z. B. 0–100+ psi für LNG-Kraftstoff, 500 psi für ANG-Kraftstoff, 3600 psi oder 250 bar für CNG-Kraftstoff und 5000–10000 psi für Wasserstoffkraftstoff) speichern.
Im Gegensatz dazu kann der Kraftstofftank 20b flüssigen Kraftstoff wie z. B. Benzin, Kraftstoff mit einem Bereich von Alkoholkonzentrationen, verschiedene Benzin-Ethanol-Kraftstoffgemische (z. B. E10, E85) und Kombinationen davon speichern. Wie gezeigt, kann der Kraftstofftank 20b mit einer Kraftstoffpumpe 21 zur Druckbeaufschlagung von Kraftstoff, der zur Kraftstoffverteilerleitung geliefert wird, gekoppelt sein. Ferner kann der Kraftstofftank 20b mit einem Kraftstoffdampfspeicherbehälter 27 gekoppelt sein, der Kraftstoffdämpfe speichern kann, die aus dem Kraftstofftank 20b verdrängt werden. Der Kraftstoffdampfbehälter 27 kann mit einem Adsorptionsmittel gefüllt sein, um Kraftstoffdämpfe (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe) während Kraftstofftanknachfüllvorgängen und "laufenden Verlusts" (das heißt Kraftstoff, der während des Fahrzeugbetriebs verdampft wird) vorübergehend einzufangen. In einem Beispiel ist das verwendete Adsorptionsmittel Aktivkohle. Der Kraftstoffdampfbehälter 82 kann mit der Atmosphäre durch ein Behälterlüftungsventil (CVV) 95 in Verbindung stehen. Die Strömung von Luft und Dämpfen zwischen dem Kraftstoffdampfbehälter 27 und der Atmosphäre kann über das CVV 95 eingestellt werden. Das CVV 95 kann beispielsweise Gase (z. B. Luft) zur Atmosphäre leiten, wenn Kraftstoffdämpfe vom Kraftstofftank 20b gespeichert oder eingefangen werden. Das CVV 95 kann auch ermöglichen, dass Frischluft in den Behälter gesaugt wird, wenn gespeicherte Kraftstoffdämpfe gespült werden. Kraftstoffdämpfe, die aus dem Behälter 27 abgegeben werden, beispielsweise während eines Spülvorgangs, können zum Einlass 23 (z. B. stromaufwärts oder stromabwärts der Drosselklappe 62 oder anderer Einlasskomponenten) und schließlich in den Einlasskrümmer 44 gelenkt werden. Die Strömung von Dampf kann durch ein Behälterspülventil (CPV) 97, das zwischen den Kraftstoffdampfbehälter und den Einlass 23 gekoppelt ist, reguliert werden.
Der Kraftstofftank 20a kann mit gasförmigem Kraftstoff über eine Betankungsöffnung 54 nachgefüllt werden. Ein Rückschlagventil 55 (oder zwei Rückschlagventile in Reihe für Redundanz) können zwischen den Kraftstofftank 20a und die Betankungsöffnung 54 gekoppelt sein, um eine korrekte Strömung von Kraftstoff sicherzustellen. Ebenso kann der Kraftstofftank 20b mit flüssigem Kraftstoff über die Betankungsöffnung 83 nachgefüllt werden. Kraftstoff kann von den Kraftstofftanks 20a und 20b zu den Einspritzdüsen der Kraftmaschine 10 wie z. B. den Beispieleinspritzdüsen 66a und 66b über Kraftstoffverteilerleitungen 52a bzw. 52b zugeführt werden. Obwohl nur eine einzelne Einspritzdüse, die mit jeder Kraftstoffverteilerleitung gekoppelt ist, dargestellt ist, ist zu erkennen, dass zusätzliche Einspritzdüsen für jeden Zylinder 30 vorgesehen sind. In einem Beispiel, in dem das Kraftstoffsystem 18 ein Direkteinspritzsystem umfasst, können die Einspritzdüsen 66a und 66b als Direktkraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem 18 ein Kanaleinspritzsystem umfassen, bei dem die Einspritzdüsen 66a und 66b als Kanalkraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein können. In noch anderen Ausführungsformen kann jeder Zylinder eine oder mehrere Einspritzdüsen mit einer Direkteinspritzdüse und einer Kanaleinspritzdüse umfassen.
Die Pumpe 21 kann keinen Kraftstoff vom Kraftstofftank 20b zur Kraftstoffverteilerleitung 52b während Bedingungen pumpen, unter denen die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff zur Kraftmaschine nicht erwünscht ist (z. B. während Bedingungen mit ausgeschalteter Kraftmaschine oder während Bedingungen, unter denen die Zufuhr von gasförmigem Kraftstoff allein zur Kraftmaschine erwünscht ist). Ein Kraftstoffverteilerleitungs-Drucksensor 102b in der Kraftstoffverteilerleitung 52b kann dazu konfiguriert sein, den aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erfassen und den erfassten Wert zur Steuereinheit 12 des Steuersystems 14 zu liefern. In einigen Beispielen kann die Pumpe 21 auf der Basis des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks, der vom Sensor 102b erfasst wird, und/oder auf der Basis von anderen Parameterwerten gesteuert werden.
Ferner kann in einigen Ausführungsformen ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) zwischen dem Kraftstofftank 20b und der Kraftstoffverteilerleitung 52b angeordnet sein, um eine korrekte Strömung von Kraftstoff vom Kraftstofftank 20b sicherzustellen.
Der Kraftstofftank 20a kann mit einem Kraftstofftankventil 32 zum Regulieren eines Drucks des in die Kraftstoffverteilerleitung 94 zugeführten gasförmigen Kraftstoffs gekoppelt sein. Das Kraftstofftankventil 32 kann dazu konfiguriert sein, den gasförmigen Kraftstoff in eine Kraftstoffleitung 94 mit einem Druck zuzuführen, der zum Tankdruck ähnlich ist. Selbst wenn ein hoher Kraftstoffeinspritzdruck erwünscht ist, kann das Kraftstofftankventil alternativ aktiviert werden und ein Druckregulierungssystem stromabwärts des Ventils kann gesteuert werden, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen ausreichend hohen Druck reguliert wird. Ein solcher Vorgang kann in Beispielen bevorzugt sein, in denen eine Strömung von gasförmigem Kraftstoff mit hohem Druck durch verschiedene Komponenten, die in der Kraftstoffleitung 94 enthalten sein können (z. B. Filter, Ventile usw.), die Komponenten verschlechtern würde.
Der Kraftstofftank 20a kann ferner mit einem Druckregulierungssystem 34 gekoppelt sein, um zu ermöglichen, dass gasförmiger Kraftstoff zur Kraftstoffverteilerleitung 52a und von dort zur Einspritzdüse 66a mit variablen Drücken zugeführt wird. In einem Beispiel kann der Kraftstofftank 20a gasförmigen Kraftstoff in einem Druckbereich von 10–700 bar speichern, während das Druckregulierungssystem 34 den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen variablen Bereich von 2 bis 40 bar (z. B. 2 bis 10 bar für CNG-Kraftstoff) regulieren kann.
Wie in der Detailansicht von 1B gezeigt, umfasst das Druckregulierungssystem 34 einen Druckregulierer 38. Der Druckregulierer 38 umfasst eine Hochdruckkammer 84, die gasförmigen Kraftstoff vom Kraftstofftank 20a über die Kraftstoffleitung 94 empfängt, eine Niederdruckkammer 86, die gasförmigen Kraftstoff mit reguliertem Druck zur Kraftstoffverteilerleitung 52a liefert, und eine Referenzkammer 88. Wie ein mechanischer Druckregulierer umfasst der Druckregulierer 38 eine Membran 98 und ein Ventil 100. Eine Position des Ventils 100 relativ zu einer Öffnung in einer Wand 104, die die Hochdruckkammer 84 und die Niederdruckkammer 86 trennt, bestimmt die Durchflussrate von Gas von 84 zu 86. Die Position des Ventils 100 hängt vom Druck in der Referenzkammer 88 und der Niederdruckkammer 86 und von der Federkraft, die durch die Feder 96 bereitgestellt wird, die mit einer Unterseite des Druckregulierers 38 an einem Ende und mit einer Unterseite der Membran 98 am anderen Ende gekoppelt ist, ab. Wenn der Druck in der Referenzkammer zunimmt, ist ein größerer Druck in der Niederdruckkammer 86 erforderlich, um irgendeine gegebene Position des Ventils 100 zu erreichen. Die Hochdruckkammer kann beispielsweise mit der Niederdruckkammer über die Öffnung in Verbindung stehen, wenn ein Druck in der Referenzkammer einen Schwellenwert überschreitet, wobei der Schwellenwert einem Druck entspricht, bei dem die Membran das Ventil 100 über die Wand 104 bewegt. Wenn der Druck in der Referenzkammer abnimmt, ist ein niedrigerer Druck in der Niederdruckkammer 86 erforderlich, um einen Kraftausgleich zu erreichen. Im Gegensatz zu mechanischen Druckregulierern, die einen Referenzkammerdruck auf einen festen, konstanten Druck steuern, um einen festen, konstanten Regulierungsdruck in einer Niederdruckkammer zu erreichen, umfasst jedoch das Druckregulierungssystem 34 Druckerhöhungs- und Druckverringerungsleitungen und -ventile, die eine Veränderung des Referenzkammerdrucks ermöglichen, wobei der Referenzkammerdruck wiederum den Regulierungsdruck in der Niederdruckkammer verändert. Wie in 1A–B gezeigt, ist ein Druckerhöhungsventil 80 in einer Druckerhöhungsleitung 90 angeordnet, die die Niederdruckkammer mit der Referenzkammer koppelt, und ein Druckverringerungsventil 82 ist in einer Druckverringerungsleitung 92 angeordnet, die die Referenzkammer mit einem oder mehreren des Einlasskrümmers, des Kurbelgehäuses, des Kraftstoffdampfbehälters, des Ejektorunterdrucks, des Vakuumpumpen-Unterdrucks oder der Atmosphäre koppeln kann. In einigen Beispielen kann eines (aber nicht beide) der Ventile 80 und 82 gegen ein Leck mit fester Geometrie wie z. B. eine Schalldrossel, einen Schalltrichter oder eine scharfkantige Öffnung ausgetauscht sein. Wie nachstehend für die Verfahren von 2–3 beschrieben, können die Ventile 80 und 82 gesteuert werden, um den Druck in der Referenzkammer 88 zu verändern, wodurch der Regulierungsdruck in der Niederdruckkammer 86 verändert wird. Während einiger Kraftmaschinenbetriebsbedingungen kann es beispielsweise erwünscht sein, den Kraftstoffverteilerleitungsdruck von seinem aktuellen Wert zu erhöhen, um Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder mit einem höheren Druck einzuspritzen. Das Druckerhöhungsventil 80 kann geöffnet werden, um gasförmigen Kraftstoff von der Niederdruckkammer 86 in die Referenzkammer 88 zu leiten, wodurch der Druck in der Referenzkammer erhöht wird. Der erhöhte Druck in der Referenzkammer erhöht den Druck des Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 (den Regulierungsdruck) aufgrund der Bewegung der Membran 98 in Richtung der Wand 104. Während anderer Kraftmaschinenbetriebsbedingungen kann es alternativ erwünscht sein, den Kraftstoffverteilerleitungsdruck von seinem aktuellen Wert zu verringern, um Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder mit einem niedrigeren Druck einzuspritzen. Zu diesem Zweck kann das Druckverringerungsventil 82 geöffnet werden, um gasförmigen Kraftstoff von der Referenzkammer 88 abzuführen, wodurch der Druck in der Referenzkammer verringert wird und wiederum der Regulierungsdruck des Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 von der Wand 104 weg verringert wird. Der aus der Referenzkammer über die Öffnung des Druckverringerungsventils 82 ausgelassene gasförmige Kraftstoff kann über die Leitung 92 zum Kraftmaschinensystem 8 gelenkt werden, beispielsweise zum Einlasskrümmer 44, Kurbelgehäuse 79, Ejektorunterdruck oder Vakuumpumpen-Unterdruck oder zum Kraftstoffdampfspeicherbehälter 27. Alternativ kann der abgeführte gasförmige Kraftstoff an die Atmosphäre verworfen werden.
Es ist zu erkennen, dass in Ausführungsformen, in denen das Ventil 80 gegen eine Öffnung mit fester Geometrie ausgetauscht ist, das Öffnen des Ventils 82 zum niedrigsten erreichbaren Druck in der Referenzkammer führt und das Schließen des Ventils 82 zum höchsten erreichbaren Druck in der Referenzkammer führt. Wenn das Ventil 82 gegen eine Öffnung mit fester Geometrie ausgetauscht ist, "überwältigt" das Öffnen des Ventils 80 alternativ das kleine Leck am Ventil 82 und erhöht den Druck in der Referenzkammer, wohingegen das Schließen des Ventils 80 zu einem Ablassen des ganzen Drucks in der Referenzkammer führt und der Druck gesenkt wird.
Ein Kraftstoffverteilerleitungs-Absperrventil 36, das in der Kraftstoffleitung 94 angeordnet ist, kann geschlossen werden, um eine Verbindung zwischen dem Druckregulierer 38 und der Kraftstoffverteilerleitung 52a während Bedingungen zu verhindern, unter denen die Zufuhr von gasförmigem Kraftstoff zur Kraftmaschine nicht erwünscht ist (z. B. während Bedingungen mit ausgeschalteter Kraftmaschine oder während Bedingungen, unter denen die Zufuhr von flüssigem Kraftstoff allein zur Kraftmaschine erwünscht ist). Ansonsten kann das Kraftstoffverteilerleitungs-Absperrventil 36 geöffnet sein, so dass Kraftstoff vom Druckregulierer 38 zur Kraftstoffverteilerleitung 52a zugeführt werden kann. Im Gegensatz zu Ventilen in Systemen, die den Kraftstoffverteilerleitungsdruck über Tastverhältnissteuerung eines Ventils zwischen einem Druckregulierer und einer Kraftstoffverteilerleitung verändern, kann das Kraftstoffverteilerleitungs-Absperrventil 36 ein einfaches Ventil sein, das nur in einen vollständig offenen oder vollständig geschlossenen Zustand steuerbar ist, und das nicht dazu dient, den Druck von Kraftstoff, der zur Kraftstoffverteilerleitung zugeführt wird, zu verändern. In anderen Beispielen kann jedoch das Druckregulierungssystem 34 ein Tastverhältnis-Kraftstoffverteilerleitungs-Absperrventil 36 auf der Basis einer Rückkopplung vom Kraftstoffverteilerleitungs-Drucksensor sein, so dass das Ventil in Verbindung mit den anderen Druckregulierungsmechanismen der Systeme während ausgewählter Betriebsbedingungen arbeitet oder diese ersetzt.
Das Druckregulierungssystem 34 kann den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf der Basis einer elektronischen Rückkopplung von der Kraftstoffverteilerleitung regulieren. Ein Kraftstoffverteilerleitungs-Drucksensor 102a kann dazu konfiguriert sein, den aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erfassen und den erfassten Wert zur Steuereinheit 12 des Steuersystems 14 zu liefern. Wenn der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck nicht innerhalb eines Bereichs eines gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks, der auf der Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt wird, liegt, kann die Steuereinheit die Ventile 80 und 82 steuern, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen, und das Ventil 36 öffnen, um eine Fluidverbindung zwischen dem Druckregulierer und der Kraftstoffverteilerleitung zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen kann ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) zwischen dem Kraftstofftank 20a und dem Druckregulierungssystem 34 angeordnet sein, um eine korrekte Strömung von Kraftstoff vom Kraftstofftank sicherzustellen. Ein Tankausgangsleitungsdrucksensor (oder Druckwandler) 33 kann stromaufwärts des Druckregulierungssystems 34 und stromabwärts des Kraftstofftanks 20a angeordnet sein, um eine Abschätzung des Drucks in der Kraftstoffleitung 94 vor der Druckregulierung des Kraftstoffs durch das Druckregulierungssystem 34 zu schaffen. Das heißt, der Drucksensor 33 kann eine Abschätzung des Kraftstoffdruckeingangs auf der Seite des Druckregulierers 38 mit höherem Druck vorsehen. Ein Koaleszenzfilter (nicht dargestellt) kann auf der Seite des Druckregulierers 38 mit niedrigerem Druck angeordnet sein, so dass das Kraftstoffverteilerleitungs-Absperrventil 36 zwischen den Druckregulierer 38 und den Koaleszenzfilter gekoppelt ist.
Wenn man sich nun 2 zuwendet, wird ein Beispielverfahren 200 zum Betreiben des Druckregulierungssystems von 1A–B beschrieben. Es ist zu erkennen, dass sich Bezugnahmen auf den "Kraftstoffverteilerleitungsdruck" im Verfahren 200 vielmehr auf den Druck der Kraftstoffverteilerleitung 52a, die mit dem Druckregulierungssystem 34 und dem Hochdruck-Kraftstofftank (Tank für gasförmigen Kraftstoff mit hohem Druck) gekoppelt ist, als den Druck der Kraftstoffverteilerleitung 52b, die mit dem Kraftstofftank 20b gekoppelt ist, beziehen.
Bei 202 umfasst das Verfahren das Bestimmen eines gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks auf der Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen können beispielsweise die Kraftmaschinendrehzahl, die Drehmomentanforderung, die Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit usw.), die Kraftmaschinentemperatur, den Kraftstofffüllstand im Kraftstofftank, ob ein Kraftmaschinenkaltstart in Gang ist, usw. umfassen. Diese Bedingungen können beispielsweise auf der Basis einer Eingabe von Sensoren 16 des Steuersystems 14 gemessen werden. In einem Beispiel, in dem die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen einen Kraftmaschinenkaltstart umfassen, kann der gewünschte Kraftstoffeinspritzdruck ein niedrigerer Druck sein, der durch die Kraftstoffeinspritzdüsen selbst dann erreichbar sein kann, wenn nur eine geringfügige Spannung zur Verfügung steht, um die Einspritzdüsen während des Kaltstarts zu öffnen. Wenn die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen eine niedrige Kraftstoffanforderung beispielsweise während Bedingungen mit niedriger Last umfassen, kann ebenso der gewünschte Kraftstoffeinspritzdruck ein niedrigerer Druck sein, um den Verschleiß an den Einspritzdüsen zu verringern (z. B. durch Ermöglichen einer längeren Impulsbreite und folglich Erreichen von Wiederholbarkeit für Einspritzungen mit niedrigerer Masse). Im Gegensatz dazu kann während Spitzenkraftstoffanforderungsbedingungen der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck ein höherer Druck sein. Unter diesen Bedingungen kann der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck ein höherer Druck sein. In einem Beispiel kann der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck im Speicher des Steuersystems 14 gespeichert werden. Die Bestimmung des gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks kann eine Routine sein, die in festen Intervallen über den ganzen Betrieb des Kraftmaschinensystems 8 durchgeführt wird, oder kann auf einer Unterbrechungsbasis durchgeführt werden, wenn sich bestimmte Kraftmaschinenbetriebsparameterwerte ändern.
Bei 204 umfasst das Verfahren 200 das Feststellen, ob der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck innerhalb eines Bereichs des aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdrucks liegt. Das Steuersystem 14 kann beispielsweise diese Feststellung durch Empfangen des erfassten Werts des aktuellen Drucks an der Kraftstoffverteilerleitung 52a vom Kraftstoffverteilerleitungs-Drucksensor 102a und Vergleichen des erfassten Werts mit dem gespeicherten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungs-Druckwert über die Steuereinheit 12 durchführen. Der Bereich kann ein vorbestimmter Bereich sein und die Empfindlichkeit der Kraftmaschine gegen Änderungen des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks kann ein Faktor bei der Bestimmung des vorbestimmten Bereichs sein. Es kann ein vorbestimmter Bereich vorhanden sein, der auf alle gewünschten Kraftstoffverteilerleitungs-Druckwerte anwendbar ist, oder alternativ können verschiedene gewünschte Kraftstoffverteilerleitungs-Druckwerte verschiedenen vorbestimmten Bereichen zugeordnet sein.
Wenn die Antwort bei 204 JA ist, geht das Verfahren 200 zu 208 weiter, um auf die Detektion einer Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu warten, wie nachstehend ausführlich erläutert wird. Wenn beispielsweise der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck innerhalb eines Bereichs des gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks liegt, kann es nicht erforderlich sein, die Ventile des Druckregulierungssystems einzustellen, um den Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu ändern, bis eine Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen detektiert wird, was zu einer Änderung des Werts des gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks führt.
Wenn ansonsten die Antwort bei 204 NEIN ist, geht das Verfahren 200 zu 206 weiter, um die Ventile des Druckregulierungssystems zu steuern, beispielsweise über das in 3 gezeigte Verfahren. Wie nachstehend für 3 ausführlich erläutert, kann dies das Steuern der Ventile, um den Regulierungsdruck entweder zu erhöhen oder zu verringern, umfassen, was wiederum den Kraftstoffverteilerleitungsdruck erhöhen oder verringern kann. Es ist zu erkennen, dass, obwohl die Ventile des Druckregulierungssystems gesteuert werden, um den Regulierungsdruck zu verändern, die Kraftmaschine mit einem anderen Kraftstoff, z. B. Kraftstoff vom Tank 20b von 1A, laufen kann oder nicht.
Nach 206 fährt das Verfahren 200 zu 208 fort. Bei 208 umfasst das Verfahren 200 das Feststellen, ob eine Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen detektiert wurde. Die Feststellung kann in vorbestimmten Intervallen oder auf einer Unterbrechungsbasis durchgeführt werden. Sobald die Ventile des Druckregulierungssystems anfänglich gesteuert wurden, um einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen, kann der Druckregulierer beispielsweise den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen festen, konstanten Druck regulieren. Die Steuereinheit kann dann intermittierend die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bewerten. Wenn die intermittierende Bewertung eine Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen detektiert (z. B. eine Änderung, die sich auf den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auswirken kann, wie z. B. Fahrerfahrpedaltreten), ist die Antwort bei 208 JA und das Verfahren 200 kann zu 202 zurückkehren, um einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf der Basis der geänderten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu bestimmen. Nach dem Durchführen von Schritt 206 kann der Druckregulierer alternativ den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen festen, konstanten Wert (z. B. den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck) regulieren, bis die Steuereinheit eine Unterbrechung erzeugt, die anzeigt, dass eine Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen detektiert wurde. Wenn die Unterbrechung erzeugt wird, ist die Antwort bei 208 JA und das Verfahren 200 kann zu 202 zurückkehren, um einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf der Basis der geänderten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu bestimmen.
Das Verfahren 200 kann kontinuierlich während des ganzen Betriebs der Kraftmaschine durchgeführt werden, wodurch sichergestellt wird, dass der Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen geeigneten Wert reguliert wird, wenn sich die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen ändern. Es ist zu erkennen, dass während des ganzen Kraftmaschinenbetriebs der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck sich zahlreiche Male ändern kann und die Ventile des Druckregulierungssystems zahlreiche Male gesteuert werden können, um die verschiedenen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrücke zu erreichen. Beim Kraftmaschinenkaltstart können die Ventile beispielsweise gesteuert werden, um den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu regulieren. Nach dem Kraftmaschinenaufwärmen kann die Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen dazu führen, dass sich der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck vom ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck ändert, und die Ventile können gesteuert werden, um den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu regulieren. Anschließende Änderungen der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen können eine weitere Steuerung der Ventile veranlassen, um den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck, einen vierten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck usw. zu regulieren. Ebenso ist zu erkennen, dass ein gewünschter Druck für die Verteilerleitung des gasförmigen Kraftstoffs auf der Basis dessen variieren kann, ob die Kraftmaschine mit der Einspritzung von gasförmigem Kraftstoff allein, gasförmigem Kraftstoff und flüssigem Kraftstoff oder flüssigem Kraftstoff allein betrieben wird. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 200 beispielsweise während Bedingungen teilweise oder überhaupt nicht durchgeführt werden, unter denen die Einspritzung von flüssigem Kraftstoff allein (z. B. vom Kraftstofftank 20b über die Kraftstoffverteilerleitung 52b) erwünscht ist.
Ein Beispielverfahren 300 zum Steuern der Ventile eines Druckregulierungssystems (z. B. des Druckregulierungssystems 34 von 1A–B), um einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen, ist in 3 gezeigt. In einem Beispiel kann das Verfahren 300 in Schritt 206 des Verfahrens 200 durchgeführt werden. Wie vorstehend für das Verfahren 200 beschrieben, ist zu erkennen, dass sich Bezugnahmen auf den "Kraftstoffverteilerleitungsdruck" im Verfahren 300 vielmehr auf den Druck der Kraftstoffverteilerleitung, die mit dem Druckregulierungssystem und dem Hochdruck-Kraftstofftank (Tank für gasförmigen Kraftstoff mit hohem Druck) (z. B. Kraftstoffverteilerleitung 52a) gekoppelt ist, als den Druck einer Kraftstoffverteilerleitung, die mit einem Tank für flüssigen Kraftstoff (z. B. Kraftstoffverteilerleitung 52b) gekoppelt ist, beziehen.
Bei 302 umfasst das Verfahren 300 das Feststellen, ob eine Druckerhöhung oder eine Druckverringerung erforderlich ist, um einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck (z. B. den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck, der in Schritt 202 des Verfahrens 200 bestimmt wird) zu erreichen. In einem Beispiel kann die Steuereinheit 12 eine Routine ausführen, die feststellt, welcher des gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks und des aktuellen, erfassten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks höher ist und welcher niedriger ist.
Wenn der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck als höher als der erfasste Kraftstoffverteilerleitungsdruck festgestellt wird, ist die Antwort bei 302 ERHÖHEN und das Verfahren 300 fährt zu 304 fort. Bei 304 umfasst das Verfahren 300 das Feststellen eines Öffnungsausmaßes und einer Öffnungsdauer des Druckerhöhungsventils. Die Öffnungsdauer kann eine Zeitdauer, eine Anzahl von Ereignissen oder eine andere solche Dauer sein. Das Öffnungsausmaß kann ein Öffnungsgrad wie z. B. ein Öffnungsflächenausmaß sein. Das Öffnungsausmaß und die Öffnungsdauer, die in dieser Stufe bestimmt werden, können Werte sein, die zum Erreichen des gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks führen. Durch Verändern sowohl des Öffnungsausmaßes als auch der Öffnungsdauer des Druckerhöhungsventils kann die Rate der Druckerhöhung in der Niederdruckkammer gesteuert werden. In einigen Beispielen kann es erwünscht sein, das Öffnungsausmaß des Druckerhöhungsventils zu minimieren und die Öffnungsdauer zu maximieren, um den Kraftstoffverteilerleitungsdruck langsam zu erhöhen und dadurch einen sanften Übergang ohne Auswirkungen sicherzustellen, die für den Fahrzeugfahrer bemerkbar sein können. In anderen Beispielen kann es erwünscht sein, die Öffnung des Druckerhöhungsventils zu maximieren und die Öffnungsdauer zu minimieren, um die Erhöhung des Kraftstoffverteilerleitungsdruck so schnell wie möglich (z. B. während einer plötzlichen Beschleunigung) zu erreichen. Alternativ kann das Druckerhöhungsventil ein einfaches Ventil sein, das so steuerbar ist, dass es entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen ist. In diesem Fall kann die Bestimmung des Öffnungsausmaßes das Bestimmen, dass das Ventil (vollständig) geöffnet werden sollte, umfassen, und die Öffnungsdauer kann der einzige steuerbare Parameter sein.
Sobald das Öffnungsausmaß und die Öffnungsdauer des Druckerhöhungsventils bestimmt wurden, geht das Verfahren 300 von 304 zu 306 weiter. Bei 306 umfasst das Verfahren 300 das Schließen des Druckverringerungsventils und das Öffnen des Druckerhöhungsventils auf das bei 304 bestimmte Öffnungsausmaß. In einem Beispiel können das Öffnen und Schließen des Druckerhöhungs- und des Druckverringerungsventils durch PCM-gesteuerte Solenoidaktuatoren durchgeführt werden. In einem anderen Beispiel kann jedes Ventil durch einen anderen Typ von Aktuator geöffnet und geschlossen werden. In Abhängigkeit vom Zustand des Druckverringerungsventils kann der Schritt des Schließens des Druckverringerungsventils umfassen, dass keine Handlung unternommen wird (wenn das Druckverringerungsventil bereits geschlossen ist) oder dass das Druckverringerungsventil geschlossen wird (wenn das Druckverringerungsventil offen ist). Ebenso kann in Abhängigkeit vom Zustand des Druckerhöhungsventils der Schritt des Öffnens des Druckerhöhungsventils auf das Öffnungsausmaß das Öffnen des Druckerhöhungsventils auf das Öffnungsausmaß von einer vollständig geschlossenen Position oder das Modifizieren des Öffnungsausmaßes des Druckerhöhungsventils, wenn es bereits in einem gewissen Umfang offen ist, umfassen.
Nach 306 geht das Verfahren 300 zu 308 weiter. Bei 308 umfasst das Verfahren 300 das Feststellen, ob die Öffnungsdauer abgelaufen ist. Die Steuereinheit kann beispielsweise in vorbestimmten Intervallen eine Routine ausführen, die den Zählwert mit einer Zahl vergleicht, die der bestimmten Öffnungsdauer entspricht. Wenn festgestellt wird, dass die Öffnungsdauer nicht abgelaufen ist, ist die Antwort bei 308 NEIN und das Verfahren 300 kehrt zu 308 zurück, um wieder zu prüfen, ob die Öffnungsdauer abgelaufen ist, z. B. nach dem vorbestimmten Intervall. Sobald die Prüfung eine positive Dauer ergibt, dass die Öffnungsdauer abgelaufen ist, fährt das Verfahren 300 von 308 zu 310 fort. Alternativ kann die Steuereinheit einen Zählwert bei jedem Taktsignalimpuls inkrementieren, der beginnt, wenn das Druckerhöhungsventil geöffnet wird, und kann eine Unterbrechung erzeugen, wenn der Zählwert eine Zahl erreicht, die der Öffnungsdauer entspricht, die bei 304 bestimmt wurde. Bei der Unterbrechung kann das Verfahren 300 von 308 zu 310 fortschreiten.
Bei 310 umfasst das Verfahren 300 das Schließen des Druckerhöhungsventils. Die Steuereinheit kann beispielsweise einen Aktuator des Druckerhöhungsventils steuern, um das Ventil zu schließen. Nach 310 endet das Verfahren 300.
Wenn jedoch der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck bei 302 als niedriger als der erfasste Kraftstoffverteilerleitungsdruck festgestellt wird, ist die Antwort VERRINGERN und das Verfahren 300 fährt von 302 zu 312 fort. Bei 312 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen eines Öffnungsausmaßes und einer Öffnungsdauer des Druckverringerungsventils. Das Öffnungsausmaß und die Öffnungsdauer, die in dieser Stufe bestimmt werden, können Werte sein, die zum Erreichen des gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks führen. Durch Verändern sowohl des Öffnungsausmaßes als auch der Öffnungsdauer des Druckverringerungsventils kann die Rate der Druckverringerung in der Niederdruckkammer in einer Weise ähnlich zu der vorstehend mit Bezug auf das Druckerhöhungsventil beschriebenen gesteuert werden. Im Gegensatz zum Druckerhöhungsventil ist jedoch das Druckverringerungsventil in einer Leitung angeordnet, die die Referenzkammer des Druckregulierers mit einem oder mehreren des Einlasskrümmers, des Kurbelgehäuses, des Kraftstoffdampfbehälters, des Ejektorunterdrucks, des Vakuumpumpen-Unterdrucks, der Atmosphäre usw. koppelt, wie in 1A–B gezeigt. Folglich können zusätzliche Faktoren an der Bestimmung des Öffnungsausmaßes und der Öffnungsdauer des Druckverringerungsventils in Abhängigkeit davon, wohin die Leitung, die das Druckverringerungsventil beherbergt (z. B. die Leitung 92 von 1A–B) führt, und in Abhängigkeit von den Kraftmaschinenbetriebsbedingungen beteiligt sein. Alternativ kann das Druckverringerungsventil ein einfaches Ventil sein, das so steuerbar ist, dass es entweder vollständig offen oder vollständig geschlossen ist. In diesem Fall kann die Bestimmung des Öffnungsausmaßes das Bestimmen, dass das Ventil (vollständig) geöffnet werden sollte, umfassen und die Öffnungsdauer kann der einzige steuerbare Parameter sein.
Sobald das Öffnungsausmaß und die Öffnungsdauer des Druckverringerungsventils bestimmt wurden, geht das Verfahren 300 von 312 zu 314 weiter. Bei 314 umfasst das Verfahren 300 das Schließen des Druckerhöhungsventils und das Öffnen des Druckverringerungsventils auf das bei 312 bestimmte Öffnungsausmaß. In einem Beispiel können das Öffnen und Schließen des Druckerhöhungs- und des Druckverringerungsventils durch PCM-gesteuerte Solenoidaktuatoren durchgeführt werden. In einem anderen Beispiel kann jedes Ventil durch einen anderen Typ von Aktuator geöffnet und geschlossen werden. In Abhängigkeit vom Zustand des Druckerhöhungsventils kann der Schritt des Schließens des Druckerhöhungsventils umfassen, dass keine Handlung unternommen wird (wenn das Druckerhöhungsventil bereits geschlossen ist) oder das Druckerhöhungsventil geschlossen wird (wenn das Druckerhöhungsventil offen ist). Ebenso kann in Abhängigkeit vom Zustand des Druckverringerungsventils der Schritt des Öffnens des Druckverringerungsventils auf das Öffnungsausmaß das Öffnen des Druckverringerungsventils auf das Öffnungsausmaß von einer vollständig geschlossenen Position oder das Modifizieren des Öffnungsausmaßes des Druckverringerungsventils, wenn es bereits in einem gewissen Umfang offen ist, umfassen.
Es ist zu erkennen, dass, wenn das Druckverringerungsventil geöffnet wird, gasförmiger Kraftstoff aus der Referenzkammer des Regulierers ausgelassen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der aus der Referenzkammer ausgelassene gasförmige Kraftstoff zum Einlasskrümmer der Kraftmaschine oder zu einem Kraftstoffdampfspeicherbehälter gelenkt. In anderen Ausführungsformen kann jedoch der gasförmige Kraftstoff anderswohin gelenkt werden und/oder kann durch einen oder mehrere Ejektoren/Lufttrichter /Aspiratoren gelenkt werden, um einen Unterdruck zu erzeugen.
Nach 314 geht das Verfahren 300 zu 316 weiter. Bei 316 umfasst das Verfahren 300 das Feststellen, ob die Öffnungsdauer abgelaufen ist, beispielsweise in der vorstehend in Bezug auf Schritt 308 erörterten Weise. Wenn festgestellt wird, dass die Öffnungsdauer nicht abgelaufen ist, ist die Antwort bei 316 NEIN und das Verfahren 300 kehrt zu 316 zurück. Sobald festgestellt wird, dass die Öffnungsdauer abgelaufen ist, ist die Antwort bei 316 JA und das Verfahren 300 fährt zu 318 fort.
Bei 318 umfasst das Verfahren 300 das Schließen des Druckverringerungsventils. Die Steuereinheit kann beispielsweise einen Aktuator des Druckverringerungsventils steuern, um das Ventil zu schließen. Nach 318 endet das Verfahren 300.
Es ist zu erkennen, dass, wenn das Verfahren 300 endet, ungeachtet dessen, ob das Verfahren das Erhöhen oder Verringern des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks beinhaltete, sowohl das Druckerhöhungs- als auch das Druckverringerungsventil geschlossen sind. Nachdem das Verfahren 300 durchgeführt ist, kann folglich die Referenzkammer des Druckregulierers aufgrund des Schließens der zwei Ventile abgedichtet werden und der Regulierer kann den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen festen, konstanten Druck – z. B. einen ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck – regulieren, bis sich der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck ändert (z. B. aufgrund einer Änderung der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen gemäß dem Verfahren 200). Wenn sich der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck ändert, beispielsweise aufgrund von Änderungen der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, kann das Verfahren 300 eingeleitet werden, um den Druck in der Referenzkammer des Druckregulierers zu verändern, um den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck anstelle des ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdrucks zu regulieren. Wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben, kann sich während des ganzen Kraftmaschinenbetriebs der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck viele Male ändern und folglich kann das Druckregulierungssystem gesteuert werden, um den Regulierungsdruck des Druckregulierers viele Male zu verändern, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck für gegebene Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu erreichen. Alternativ können in einigen Beispielen die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, die den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck beeinflussen, während des ganzen Kraftmaschinenbetriebs (z. B. während einer ganzen Fahrzeugfahrt) konstant bleiben, können jedoch von einem Kraftmaschinenbetrieb zum anderen variieren (z. B. von einer Fahrzeugfahrt zur anderen, beispielsweise einer Fahrzeugfahrt an einem Sommertag gegenüber einer Fahrzeugfahrt an einem Wintertag oder von einer Fahrzeugfahrt in niedriger Höhe zu einer Fahrzeugfahrt in hoher Höhe). In solchen Beispielen kann das Druckregulierungssystem den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen einzelnen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck während eines ganzen ersten Kraftmaschinenbetriebs (oder einer ersten Fahrzeugfahrt) und auf einen einzelnen, anderen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck während eines ganzen zweiten Kraftmaschinenbetriebs (oder einer zweiten Fahrzeugfahrt) regulieren.
4 stellt Beispiel-Zeitablaufdiagramme dar, die die Beziehung zwischen verschiedenen Parametern eines Druckregulierungssystems, z. B. des Druckregulierungssystems 34 von 1A–B, in Bezug auf die Zeit darstellen. Der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck ist im Diagramm 410 dargestellt, der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck ist im Diagramm 420 dargestellt, das Druckerhöhungsventil-Öffnungsausmaß ist im Diagramm 430 dargestellt und das Druckverringerungsventil-Öffnungsausmaß ist im Diagramm 440 dargestellt. Jedes Diagramm stellt die Zeit entlang der x-Achse und einen jeweiligen Betriebsparameter entlang der y-Achse dar.
In einem nicht begrenzenden Beispiel hat das Druckregulierungssystem vor dem Zeitpunkt t₀ den Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck entweder von einem vorherigen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck oder von einem Kraftstoffverteilerleitungsdruck beim Kraftmaschinenstart reguliert. Wie gezeigt, sind vor dem Zeitpunkt t₀ die Druckerhöhungs- und Druckverringerungsventile vollständig geschlossen (da der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck während dieses Intervalls gleich dem gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck ist und nicht über das Öffnen des Druckerhöhungs- oder Druckverringerungsventils geändert werden muss).
Zum Zeitpunkt t₀ nimmt der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck von einem ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck ab. Um den aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu verringern, wird das Druckverringerungsventil vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t₁ teilweise geöffnet, wie im Diagramm 440 gezeigt. Das Öffnungsausmaß des Druckverringerungsventils und das Intervall zwischen dem Zeitpunkt t₀ und dem Zeitpunkt t₁ können einem Öffnungsausmaß und einer Öffnungsdauer entsprechen, die beispielsweise in Schritt 312 des Verfahrens 300 bestimmt werden. Unterdessen bleibt das Druckerhöhungsventil vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t₁ vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt t₁ erreicht der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck den zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck und das Druckverringerungsventil wird geschlossen.
Vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt t₂ ist der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck der zweite gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck und der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck ist gleich dem zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck. An sich sind die Druckerhöhungs- und Druckverringerungsventile während dieses Intervalls vollständig geschlossen, da der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck nicht verändert werden muss, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen. Zum Zeitpunkt t₂ nimmt jedoch der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck vom zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu. Wie in diesem Beispiel gezeigt, ist der dritte gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck größer als der zweite gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck, aber geringer als der erste gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck.
Um den aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erhöhen, wird das Druckerhöhungsventil vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₃ teilweise geöffnet, wie im Diagramm 430 gezeigt. Das Öffnungsausmaß des Druckerhöhungsventils und das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₃ können einem Öffnungsausmaß und einer Öffnungsdauer entsprechen, die beispielsweise in Schritt 312 des Verfahrens 300 bestimmt werden. In diesem Beispiel ist es weniger dringend, dass der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck den dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck erreicht, als es war, dass der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck den zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck erreicht. Folglich ist das Öffnungsausmaß des Druckerhöhungsventils vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₃ kleiner als das Öffnungsausmaß des Druckverringerungsventils vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t₁, während die Öffnungsdauer des Druckerhöhungsventils (das Intervall zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₃) im Vergleich zur Öffnungsdauer des Druckverringerungsventils während des Übergangs vom ersten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zum zweiten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck (das Intervall zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₃) größer ist. In dieser Weise kann der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck erreicht werden, während der Ventilverschleiß während Kraftmaschinenbetriebsbedingungen minimiert wird, unter denen ein langsamerer Übergang von einem gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu einem anderen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck annehmbar ist. Unterdessen bleibt das Druckverringerungsventil vom Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₃ vollständig geschlossen.
Zum Zeitpunkt t₃ erreicht der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck den dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck und das Druckerhöhungsventil wird geschlossen. Da der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck gleich dem gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck (d. h. dem dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck) zwischen dem Zeitpunkt t₃ und dem Zeitpunkt t₄ ist und nicht verändert werden muss, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen, bleiben sowohl das Druckerhöhungs- als auch das Druckverringerungsventil vom Zeitpunkt t₃ bis zum Zeitpunkt t₄ geschlossen. Zum Zeitpunkt t₄ nimmt jedoch der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck vom dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen vierten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu. Wie gezeigt, ist in diesem Beispiel der vierte gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck größer als der dritte gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck.
In diesem Beispiel ist der Bedarf am Überführen des aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdrucks vom dritten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zum vierten Kraftstoffverteilerleitungsdruck dringend (z. B. aufgrund einer schnellen Beschleunigung auf Spitzendrehmomentausgangsbedingungen). Um den aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck schnell auf den vierten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erhöhen, wird das Druckerhöhungsventil vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅ vollständig geöffnet, wie im Diagramm 430 gezeigt. Da das Öffnungsausmaß des Druckerhöhungsventils hier relativ zu den Öffnungsausmaßen des Druckverringerungs- und Druckerhöhungsventils während der Zeitintervalls t₀ bis t₁ bzw. t₂ bis t₃ größer ist, ist die Öffnungsdauer zum Erreichen der gewünschten Erhöhung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks relativ zu den Öffnungsdauern des Druckverringerungs- und Druckerhöhungsventils während der Zeitintervalle t₀ bis t₁ bzw. t₂ bis t₃ kürzer. Durch vollständiges Öffnen des Druckerhöhungsventils kann folglich eine gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruckerhöhung schnell erreicht werden, wenn es erforderlich ist, um Kraftmaschinen-Kraftstoffdruckanforderungen zu erfüllen. Unterdessen bleibt das Druckverringerungsventil vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅ vollständig geschlossen.
Zum Zeitpunkt t₅ erreicht der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck den vierten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck und das Druckerhöhungsventil wird geschlossen. Da der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck gleich dem gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck (d. h. dem vierten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck) zwischen dem Zeitpunkt t₅ und dem Zeitpunkt t₆ ist und nicht verändert werden muss, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck zu erreichen, bleiben sowohl das Druckerhöhungs- als auch das Druckverringerungsventil vom Zeitpunkt t₅ bis zum Zeitpunkt t₆ geschlossen. Zum Zeitpunkt t₆ nimmt jedoch der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck vom vierten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf einen fünften gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck ab. Wie gezeigt, ist der fünfte gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck gleich dem dritten gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck. In diesem Beispiel ist jedoch der Bedarf am Überführen des aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdrucks vom vierten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den fünften Kraftstoffverteilerleitungsdruck weniger dringend relativ zum vorstehend beschriebenen Übergang vom dritten Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf den vierten Kraftstoffverteilerleitungsdruck. Obwohl die Änderung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks, die zum Zeitpunkt t₆ erforderlich ist, dieselbe Größe wie die Änderung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks aufweist, die zum Zeitpunkt t₄ erforderlich ist, sind folglich das Ventilöffnungsausmaß und die Ventilöffnungsdauer zwischen den zwei Intervallen unterschiedlich. Insbesondere ist hier das Druckverringerungsventil-Öffnungsausmaß relativ zum Druckerhöhungsventil-Öffnungsausmaß zum Zeitpunkt t₃ kleiner und die Druckverringerungsventil-Öffnungsdauer ist hier relativ zur Druckerhöhungsventil-Öffnungsdauer (Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅) größer.
Zum Zeitpunkt t₇ erreicht der aktuelle Kraftstoffverteilerleitungsdruck den fünften gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck und das Druckverringerungsventil wird geschlossen (während das Druckerhöhungsventil geschlossen bleibt). Es ist zu erkennen, dass nach dem Zeitpunkt t₇ der gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck sich ein oder mehrere zusätzliche Male ändern kann und das Druckerhöhungs- und Druckverringerungsventil so gesteuert werden können, dass jeder neue gewünschte Kraftstoffverteilerleitungsdruck über den ganzen Betrieb der Kraftmaschine und des Druckregulierungssystems erreicht wird.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen Beispiel-Steuer- und -Abschätzroutinen bei verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z.B. durch ein Ereignis gesteuert, durch eine Unterbrechung gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. An sich können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz, parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern ist für eine leichte Erläuterung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten speziellen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen graphisch einen in das computerlesbare Speichermedium im Kraftmaschinensteuersystem zu programmierenden Code darstellen.
Es ist zu erkennen, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einer begrenzenden Hinsicht betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als die Integration von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie im Schutzbereich gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen breiter, schmäler, gleich oder anders sind, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren zum Regulieren des Drucks von gasförmigem Kraftstoff in einer Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Verändern eines Regulierungsdrucks in einer Niederdruckkammer eines Druckregulierers durch steuerbares Leiten von gasförmigem Kraftstoff in eine oder aus einer Referenzkammer des Druckregulierers.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verändern des Regulierungsdrucks das Erhöhen des Regulierungsdrucks durch Steuern von Ventilen, um gasförmigen Kraftstoff in die Referenzkammer zu leiten, und das Verringern des Regulierungsdrucks durch Steuern von Ventilen, um gasförmigen Kraftstoff aus der Referenzkammer zu leiten, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Erhöhen des Regulierungsdrucks das Schließen eines Druckverringerungsventils und das Öffnen eines Druckerhöhungsventils umfasst und wobei das Verringern des Regulierungsdrucks das Schließen eines Druckerhöhungsventils und das Öffnen eines Druckverringerungsventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Öffnen des Druckerhöhungsventils die Niederdruckkammer des Druckregulierers mit der Referenzkammer in Verbindung bringt und wobei das Öffnen des Druckverringerungsventils die Referenzkammer mit der Kraftmaschine in Verbindung bringt.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Leiten von gasförmigem Kraftstoff mit dem Regulierungsdruck von der Niederdruckkammer zu einer Kraftstoffverteilerleitung der Kraftmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner das Zuführen von gasförmigem Kraftstoff von einem Hochdruck-Kraftstofftank zu einer Hochdruckkammer des Druckregulierers umfasst, wobei die Hochdruckkammer mit der Niederdruckkammer über eine Öffnung in Verbindung steht, wenn ein Druck in der Referenzkammer einen Schwellenwert überschreitet.
System für eine mit gasförmigem Kraftstoff versorgte Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: einen Tank für gasförmigen Kraftstoff; einen Druckregulierer mit einer Hochdruckkammer, die mit dem Tank gekoppelt ist, einer Niederdruckkammer, die mit einer Kraftmaschinen-Kraftstoffverteilerleitung gekoppelt ist, und einer Referenzkammer; ein erstes Ventil, das die Kraftstoffströmung von der Niederdruckkammer zur Referenzkammer steuert; und ein zweites Ventil, das die Kraftstoffströmung von der Referenzkammer zur Kraftmaschine steuert, wobei die Steuerung der Ventile auf Kraftmaschinenkraftstoffdruck basiert.
System nach Anspruch 7, wobei der aus der Referenzkammer zur Kraftmaschine über das zweite Ventil ausgelassene Kraftstoff durch die Kraftmaschine verbrannt wird.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung der Ventile ferner auf einer elektronischen Druckrückkopplung basiert.
System nach Anspruch 9, wobei die elektronische Druckrückkopplung eine Rückkopplung von einem Kraftstoffverteilerleitungs-Drucksensor umfasst.
System nach Anspruch 10, wobei die Ventile in Reaktion auf einen gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck gesteuert werden.
System nach Anspruch 11, wobei der Kraftstoff komprimiertes Erdgas (CNG) ist.
Verfahren zum Regulieren des Einspritzdrucks von gasförmigem Kraftstoff in einer Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Leiten von gasförmigem Kraftstoff zu einer Referenzkammer eines Druckregulierers von einer Niederdruckkammer des Regulierers in Reaktion auf eine Anforderung für einen höheren Kraftstoffdruck; und Auslassen von gasförmigem Kraftstoff aus der Referenzkammer in Reaktion auf eine Anforderung für einen niedrigeren Kraftstoffdruck.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Leiten von gasförmigem Kraftstoff zur Referenzkammer von der Niederdruckkammer das Öffnen eines ersten Ventils umfasst und wobei das Auslassen von gasförmigem Kraftstoff aus der Referenzkammer das Öffnen eines zweiten Ventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Öffnen des ersten und des zweiten Ventils einen Druck einer Kraftstoffverteilerleitung der Kraftmaschine durch Verändern eines Regulierungsdrucks in der Niederdruckkammer verändert, wobei die Kraftstoffverteilerleitung mit der Niederdruckkammer fluidtechnisch in Verbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner während des ganzen Kraftmaschinenbetriebs das Verändern des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks in Reaktion auf variierende Kraftstoffdruckanforderungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner das Regulieren eines Drucks von gasförmigem Kraftstoff von einem Hochdruck-Kraftstofftank auf den Regulierungsdruck über den Regulierer umfasst, wobei der Tank mit einer Hochdruckkammer des Regulierers fluidtechnisch in Verbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Auslassen von gasförmigem Kraftstoff aus der Referenzkammer in Reaktion auf eine Anforderung für einen niedrigeren Kraftstoffdruck das Auslassen von gasförmigem Kraftstoff an die Kraftmaschine zur Verbrennung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner das Steuern einer Kraftstoffströmung vom Tank zur Hochdruckkammer des Regulierers über ein drittes Ventil und das Steuern der Kraftstoffströmung von der Niederdruckkammer des Regulierers zur Kraftstoffverteilerleitung über ein viertes Ventil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner Folgendes umfasst: in Reaktion auf eine Anforderung für einen niedrigeren Kraftstoffdruck: Schließen des ersten Ventils; Öffnen des zweiten Ventils, wobei ein Öffnungsausmaß und eine Öffnungsdauer des zweiten Ventils auf einem aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck und einem gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck basieren; und Schließen des zweiten Ventils, nachdem die Öffnungsdauer abgelaufen ist; und in Reaktion auf eine Anforderung für einen höheren Kraftstoffdruck: Schließen des zweiten Ventils; Öffnen des ersten Ventils, wobei ein Öffnungsausmaß und eine Öffnungsdauer des ersten Ventils auf einem aktuellen Kraftstoffverteilerleitungsdruck und einem gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck basieren; und Schließen des ersten Ventils, nachdem die Öffnungsdauer abgelaufen ist.