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Technisches Gebiet
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Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Dual-Brennstoff-Common-Rail-Systeme und insbesondere auf ein Betriebsverfahren alleine mit Diesel, welches Strategien aufweist, um eine Leckage von flüssigem Brennstoff in die Gasbrennstoffseite des Systems anzusprechen.
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Hintergrund
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Dieselmotoren sind die populärste Bauart von verdichtungsgezündeten Motoren. Dieselmotoren leiten Brennstoff direkt in die Brennkammer ein. Dieselmotoren sind sehr effizient, weil sie hohe Verdichtungsverhältnisse ohne Klopfen bieten, was eine vorzeitige Zündung der Brennstoffmischung innerhalb der Brennkammer ist. Weil Dieselmotoren Brennstoff direkt in die Brennkammer einleiten, muss der Brennstoffeinspritzdruck größer sein als der Druck innerhalb der Brennkammer. Für flüssige Brennstoffe, wie beispielsweise Diesel, muss der Druck beträchtlich höher sein, so dass der Brennstoff für eine effiziente Verbrennung zerstäubt wird.
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Dieselmotoren werden von der Industrie wegen ihrer hervorragenden Kombination von Leistung, Performanz, Effizienz und Zuverlässigkeit bevorzugt. Beispielsweise sind Dieselmotoren im Vergleich zu mit Benzin betriebenen funkengezündeten Motoren viel kostengünstiger zu betreiben, insbesondere bei kommerziellen Anwendungen, wo große Mengen an Brennstoff verwendet werden. Jedoch ist ein Nachteil von Dieselmotoren die Verschmutzung, wie beispielsweise mit Partikelstoffen (Ruß) und NOx-Gasen, die immer strengeren Regulierungen unterworfen sind, welche erfordern, dass NOx-Emissionen mit der Zeit immer mehr verringert werden. Um diese zunehmend strengeren Regulierungen zu erfüllen, entwickeln Motorhersteller katalytische Wandler bzw. Katalysatoren und andere Nachbehandlungsvorrichtungen, um Verunreinigungen aus Dieselabgasströmen zu entfernen.
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Verbesserungen von Dieselbrennstoffen werden auch eingeführt, um die Menge an Schwefel im Dieselbrennstoff zu verringern, um zu verhindern, dass Schwefel die Katalysatoren der katalytischen Wandler deaktiviert, und um die Luftverschmutzung zu verringern. Es werden auch Forschungen ausgeführt, um den Verbrennungswirkungsgrad zu verbessern, um Motoremissionen zu verringern, beispielsweise indem Verfeinerungen bei den Motorsteuerstrategien ausgeführt werden. Jedoch tragen die meisten dieser Ansätze zu zusätzlichen Kapitalkosten für den Motor und/oder bei den Betriebskosten bei.
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Andere neuere Entwicklungen sind darauf gerichtet gewesen, einen Teil des Dieselbrennstoffes mit reiner verbrennenden gasförmigen Brennstoffen zu ersetzen, wie beispielsweise durch Erdgas, Methan, Butan, Propan, Wasserstoff und Mischungen davon. Da Gasbrennstoffe typischerweise nicht von selbst bei der gleichen Temperatur und bei dem gleichen Druck zünden wie Dieselbrennstoff, kann eine kleine Menge an Pilot- bzw. Vordieselbrennstoff in die Brennkammer eingeleitet werden, so dass dieser von selbst zündet und die Zündung des gasförmigen Brennstoffes auslöst. Ein weiterer Ansatz zum Verbrauchen von gasförmigem Brennstoff an Bord eines Fahrzeugs weist auf, den gasförmigen Brennstoff in die Lufteinlasssammelleitung des Motors mit relativ niedrigen Drücken einzuleiten. Jedoch konnte dieser Ansatz nicht die Leistungsfähigkeit und Effizienz von gegenwärtig verfügbaren Dieselmotoren erreichen, insbesondere nicht bei hohen Gas:Diesel-Verhältnissen. Somit wurden Brennstoffeinspritzvorrichtungen entwickelt, welche eine gleichzeitige Lieferung von sowohl Dieselbrennstoff als auch Gasbrennstoff in die Brennkammern vorsehen, wobei der Diesel als Pilot- bzw. Vorbrennstoff wirkt.
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Beispielsweise lehrt das
US-Patent 7,627,416 offenbar ein Dual-Brennstoff-Common-Rail-System (Common Rail = gemeinsame Druckleitung), bei dem flüssiger Dieselbrennstoff und Erdgasbrennstoff beide aus einer einzigen Brennstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt werden, die mit jedem Motorzylinder assoziiert ist. Diese genannte Schrift erkennt, dass es Fälle geben kann, in denen der Motor alleine mit flüssigem Dieselbrennstoff betrieben werden muss, und zwar weil die Erdgasbrennstoffversorgung leer ist oder weil möglicherweise ein Fehler im Erdgasteil des Systems vorliegt. Jedoch ist ein Problem, welches diese genannte Schrift nicht erkennt, das Wandern von Diesel oder flüssigem Brennstoff in das Gasbrennstoffversorgungssystem oder in die Gas-Rail. Wenn flüssiger Brennstoff in die Gas-Rail wandert oder leckt, verändert sich das Verhältnis von gasförmigem Brennstoff zu flüssigem Brennstoff, die Motorleistung leidet und ein Schaden am Motor ist möglich.
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Zusammenfassung
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Somit besteht eine Notwendigkeit für Verfahren und Systeme zum Detektieren, wann flüssiger Brennstoff in die Gas-Rail geleckt oder gewandert ist, so dass der Betrieb des Motors verändert werden kann, um einen Schaden zu verringern oder zu verhindern, und damit der Bediener darüber benachrichtigt werden kann, dass ein solches Problem vorhanden ist.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Detektieren einer Leckage von flüssigem Brennstoff in eine Gas-Rail eines Dual-Brennstoff-Systems für einen Verbrennungsmotor offenbart. Das Verfahren kann aufweisen, ein Einspritzsignal von der Steuervorrichtung zu einer Brennstoffeinspritzvorrichtung zu senden und gasförmigen Brennstoff und flüssigen Brennstoff in einen Zylinder zur Verbrennung einzuspritzen. Das Verfahren kann weiter aufweisen, den Druck in der Gas-Rail über eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Einspritzereignis zu detektieren. Das Verfahren kann weiter aufweisen, Druckfluktuationen in der Gas-Rail über die vorbestimmte Zeitperiode zu messen, und, wenn der Druck in der Gas-Rail um mehr als die vorbestimmte Größe fluktuiert bzw. schwankt, kann das Verfahren weiter aufweisen, zumindest eine Abmilderungshandlung auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System zum Detektieren einer Leckage eines flüssigen Brennstoffs in eine Versorgung für gasförmigen Brennstoff eines Dual-Brennstoff-Verbrennungsmotors offenbart. Das System kann eine Gas-Rail bzw. Gasdruckleitung aufweisen, welche mit einem Drucksensor gekoppelt ist. Die Gas-Rail kann auch in Verbindung mit einer Gasdüsenkammer einer Brennstoffeinspritzvorrichtung sein, um gasförmigen Brennstoff in die Gasdüsenkammer zu liefern. Das System kann auch eine Flüssigkeits-Rail bzw. Flüssigkeitsdruckleitung in Verbindung mit einer Flüssigkeitsdüsenkammer der Brennstoffeinspritzvorrichtung aufweisen, um einen flüssigen Brennstoff in die Flüssigbrennstoffkammer zu liefern. Weiter kann das System eine Steuervorrichtung aufweisen, die mit dem Drucksensor verbunden ist. Die Steuervorrichtung kann einen Speicher haben, der so programmiert ist, dass er Signale von dem Drucksensor aufnimmt und bestimmt, ob der Druck in der Gas-Rail um mehr als die vorbestimmte Größe fluktuiert. Der Speicher kann auch programmiert sein, um eine Abmilderungshandlung zu initialisieren, wenn der Druck in der Gas-Rail um mehr als die vorbestimmte Größe fluktuiert.
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Weiter wird ein Fahrzeug offenbart, welches einen Motor aufweisen kann, der eine Vielzahl von Zylindern und eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen aufweist. Jeder Zylinder kann in Verbindung mit einer der Brennstoffeinspritzvorrichtungen sein. Jede Brennstoffeinspritzvorrichtung kann eine Flüssigkeitsdüsenkammer und eine Gasdüsenkammer aufweisen, um gleichzeitig flüssigen Brennstoff und gasförmigen Brennstoff jeweils in einen zugehörigen Zylinder einzuspritzen. Jede Brennstoffeinspritzvorrichtung kann auch in Verbindung mit einer Gas-Rail und einer Flüssigkeits-Rail sein. Die Gas-Rail kann zum Liefern von gasförmigem Brennstoff aus einem Tank für gasförmigen Brennstoff zur Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden. Die Flüssigkeits-Rail kann zur Lieferung von flüssigem Brennstoff aus einem Tank für flüssigen Brennstoff zu der Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden. Die Gas-Rail kann mit einem Drucksensor gekoppelt sein. Der Drucksensor kann mit der Steuervorrichtung verbunden sein. Die Steuervorrichtung kann einen Speicher haben, der programmiert ist, um Signale vom Drucksensor aufzunehmen, und um zu bestimmen, ob ein Druck in der Gas-Rail um mehr als eine vorbestimmte Größe fluktuiert. Der Speicher kann auch programmiert sein, um eine Abmilderungshandlung zu initialisieren, wenn der Druck in der Gas-Rail um mehr als eine vorbestimmte Größe fluktuiert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht eines Dual-Brennstoff-Motors gemäß dieser Offenbarung.
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2 ist eine geschnittene perspektivische Ansicht eines Teils des gezeigten Motorgehäuses, um die Struktur für eine Stegleitungsanordnung, eine offenbarte Brennstoffeinspritzvorrichtung und einen Motorzylinder zu zeigen.
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3 ist eine geschnittene Seitenansicht durch die koaxiale Stegleitungsanordnung, die in 2 gezeigt ist.
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4–9 sind Schnittansichten durch eine offenbarte Brennstoffeinspritzvorrichtung.
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10 veranschaulicht graphisch die Unterschiede bei den Druckwellen oder Fluktuationen, die durch ein Einspritzereignis ohne Flüssigkeit in der Gas-Rail und mit Flüssigkeit in der Gas-Rail erzeugt werden.
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Beschreibung
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Anfangs mit Bezug auf die 1–3 kann ein Dual-Brennstoff-Motor 20 ein Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 21 aufweisen, welches an einem Motorblock 22 montiert ist, welcher eine Vielzahl von Motorzylindern 23 definieren kann. Jeder Zylinder 23 kann eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 aufweisen, die zur direkten Einspritzung in jeden zugehörigen Zylinder 23 positioniert ist. Eine Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff und eine Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff können strömungsmittelmäßig mit jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 25 und daher mit jedem Zylinder 23 verbunden sein (Common-Rail = gemeinsame Druckleitung).
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Die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff kann in Verbindung mit einer Sammelleitung 27 sein, die in Verbindung mit einem Absperrventil 28 sein kann. Das Absperrventil 28 kann verwendet werden, um die Gasbrennstoffversorgung in dem Fall abzusperren bzw. abzuschalten, dass der Gasbrennstoffdruck auf ein nicht wünschenswertes Niveau abfällt, und der Motor 20 auf einen „Notlaufmodus” umschalten muss, wo der Motor 20 nur mit flüssigem Brennstoff läuft. Das Absperrventil 28 kann mit einem Brennstoffkonditionierungsmodul 29 verbunden sein welches mit dem Absperrventil 28 verbunden ist, und mit der Steuervorrichtung 31. Die Steuervorrichtung 31 kann ein Motorsteuermodul (ECM = engine control module) sein. Ein Filter 32, ein Akkumulator 33, eine Pumpe 35 und ein unter Druck stehender kryogener bzw. gekühlter Gasbrennstofftank 36 kann stromaufwärts des Konditionierungsmoduls 28 angeordnet sein. Der Brennstofftank 36 kann mit einem Druckentlastungsventil 37 ausgerüstet sein. Die Steuervorrichtung 31 kann auch mit einem Rail-Drucksensor 38 für gasförmigen Brennstoff verbunden sein, der den Druck in der Gas-Rail 25 überwacht.
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Die Gas-Rail für flüssigen Brennstoff kann auch in Verbindung mit einer Sammelleitung 27 sein, die in Verbindung mit einer Hochdruck-Brennstoffpumpe 41 sein kann. Die Brennstoffpumpe 41 kann mit der Steuervorrichtung 31 verbunden sein und kann auch stromaufwärts oder stromabwärts eines Filters 42 angeordnet sein. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zieht die Pumpe 41 flüssigen Brennstoff aus einem Flüssigbrennstofftank 43 und durch den Filter 42 bevor der flüssige Brennstoff in die Sammelleitung 27 und in die Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff geliefert wird.
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Die Steuervorrichtung 31 kann jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 24, das Absperrventil 28, das Brennstoffkonditionierungsmodul 29 und die Pumpe 41 in bekannter Weise steuern. Die Gasbrennstoffpumpe 35 kann eine in einer Richtung wirkende kryogene Pumpe mit variabler Verdrängung sein, während die Flüssigbrennstoffpumpe 41 eine in einer Richtung wirkende Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung sein kann. Das Brennstoffkonditionierungsmodul 29 kann verwendet werden, um die Lieferung bzw. Liefermenge und den Druck des gasförmigen Brennstoffs zur Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff zu steuern.
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Mit Bezug auf die 1–3 ist ein Zylinder 23 derart gezeigt, dass er mit einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 gekoppelt ist, die mit einer koaxialen Stegleitungsanordnung 44 gekoppelt sein kann. Wie in 1 gezeigt, kann jeder Zylinder 23 mit seiner eigenen Stegleitungsanordnung 44 assoziiert sein, und, wie in den 1–2 gezeigt, kann jede Stegleitungsanordnung 44 einen Block 45 aufweisen. Mit Bezug auf 3 kann die koaxiale Stegleitungsanordnung 44 eine innere Stegleitung 46 und eine äußere Stegleitung 47 in dichtendem Kontakt mit einem gemeinsamen konischen bzw. kegelförmigen Sitz 48 von jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 25 aufweisen (siehe auch 2). Die Blöcke 45 der koaxialen Stegleitungsanordnungen 44 können miteinander durch die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff und die Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff gekoppelt sein. Die Blöcke 45 können auch in Verbindung mit dem Brennstoffkonditionierungsmodul 29 sein, wie in 2 gezeigt. Es sei bemerkt, dass die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff und die Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff keine einheitlichen Strukturen sein müssen, sondern Segmente sein können, die an den verschiedenen Blöcken 45 miteinander gekoppelt sind.
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Jeder Block 45 von jeder koaxialen Stegleitungsanordnung 44 kann ein Segment der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff definieren, welches senkrecht zur Achse 51 der inneren Stegleitung 46 orientiert sein kann. Ein Ende eines Gasbrennstoffdurchlasses 52 öffnet sich bei der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff, geht durch das Rückschlagventil 53, verläuft zwischen der inneren Stegleitung 46 und der äußeren Stegleitung 47, bevor er sich an seinem anderen Ende in den Gasbrennstoffeinlass 54 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 öffnet. Somit ist ein Segment der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff zwischen der inneren Stegleitung 46 und der äußeren Stegleitung 47 gelegen. Jeder der Blöcke 45 definiert auch ein Segment der Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff. Ein Ende eines Flüssigbrennstoffdurchlasses 55 öffnet sich bei der Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff, und kann sich an seinem gegenüberliegenden Ende in den Flüssigbrennstoffeinlass 56 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 öffnen.
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Mit Bezug auf die 4–9 und in erster Linie auf 4 kann eine offenbarte Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 einen Düsenkörper 57 aufweisen, der einen Gasdüsenauslass 58 und einen Flüssigkeitsdüsenauslass 61 definiert. Die Einspritzvorrichtung 24 kann einen Einspritzvorrichtungskörper 63 aufweisen, der mit dem Düsenkörper 57 gekoppelt ist und einen Flüssigkeitsablaufauslass 62 und einen Gasablaufauslass 60 definiert. Der Einspritzvorrichtungskörper 63 kann auch den Gasbrennstoffeinlass 54 und den Flüssigbrennstoffeinlass 56 definieren, die sich durch den gemeinsamen Sitz 48 der Brennstoffeinspritzvorrichtung 24 öffnen, wie in 3 zu sehen. Die Gas- und Flüssigbrennstoffeinlässe 54, 56 sind in den 6–9 gezeigt.
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Mit Bezug auf 4 kann der Einspritzvorrichtungskörper 63 eine Gassteuerkammer 64 und eine Flüssigkeitssteuerkammer 65 aufweisen, die von der Platte 59 und den hydraulischen Verschlussflächen 67, 73 eines Gasrückschlagventils 66 bzw. eines Flüssigkeitsrückschlagventils 72 definiert werden. Die hydraulische Verschlussfläche 67 ist einem Fluiddruck (Gasdruck) in der Gassteuerkammer 64 ausgesetzt. Das Gasrückschlagventil 66 ist zwischen einer geschlossenen Position, wie in den 4–9 gezeigt, in Kontakt mit einem Gassitz 68 zum strömungsmittelmäßigen Blockieren eines Flusses aus dem Gasbrennstoffeinlass 54 (3 und 6–9) zum Gasdüsenauslass 58 und einer (nicht gezeigten) offen Position bewegbar, die außer Kontakt mit dem Gassitz 68 ist, um strömungsmittelmäßig den Gasbrennstoffeinlass 54 (3 und 6–9) mit dem Gasdüsenauslass 58 zu verbinden.
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Das Flüssigkeitsrückschlagventil 72 hat eine hydraulische Verschlussfläche 73 (4), die dem Strömungsmitteldruck in der Flüssigkeitssteuerkammer 65 ausgesetzt ist. Das Flüssigkeitsrückschlagventil 72 kann auch zwischen einer geschlossenen Position, wie in den 4–9 gezeigt, in Kontakt mit einem Flüssigkeitssitz 74 zum strömungsmittelmäßigen Blockieren des Flüssigbrennstoffeinlasses 56 zum Flüssigkeitsdüsenauslass 61 und einer offenen Position außer Kontakt mit dem Flüssigkeitssitz 74 bewegbar sein, um strömungsmittelmäßig den Flüssigbrennstoffeinlass 56 mit dem Flüssigkeitsdüsenauslass 61 über einen Flüssigkeitsversorgungsdurchlass 75 zu verbinden, der in 4 nicht sichtbar ist, jedoch in den 5–9 gezeigt ist.
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Somit wird eine Einspritzung von gasförmigem Brennstoff (beispielsweise Erdgas) in einen Zylinder 23 durch den Gasdüsenauslass 58 durch eine Bewegung des Gasrückschlagventils 66 ermöglicht, während eine Einspritzung eines flüssigen Brennstoffs (beispielsweise Diesel) durch den Flüssigkeitsdüsenauslass 61 durch eine Bewegung des Flüssigkeitsrückschlagventils 72 ermöglicht wird. Der Fachmann wird erkennen, dass die Gas- und Flüssigkeitsdüsenauslässe 58, 61 erwartungsgemäß jeweils mehrere Düsenauslässe aufweisen könnten, die um jeweilige Mittellinien in einer in der Technik wohlbekannten Art und Weise angeordnet sind. Jedoch könnten die Gas- und Flüssigkeitsdüsenauslässe 58, 61 jeweils nur einen Düsenauslass oder irgendeine Anzahl von Düsenauslässen in irgendeiner Anordnung aufweisen, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
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Ein Gassteuerventil 77 kann in dem Einspritzvorrichtungskörper 63 positioniert sein und kann axial zwischen einer geschlossenen Position in Kontakt mit einem Sitz 78, in der die Gassteuerkammer 64 strömungsmittelmäßig vom Gasablaufauslass 60 abgeblockt ist, und einer offenen Position bewegbar sein, wo die Gassteuerkammer 64 strömungsmittelmäßig mit dem Gasablaufauslass 60 über den Steuerdurchlass 76 verbunden ist, wie in den 5–7 und 9 gezeigt. Wenn die Gassteuerkammer 64 strömungsmittelmäßig mit dem Gasablaufauslass 60 in der offenen Position verbunden ist, fällt der Druck in der Gassteuerkammer 64 ab, was den Druck auf der hydraulischen Verschlussfläche 76 freigibt bzw. entlastet, um zu gestatten, dass das Gasrückschlagventil 66 sich mit der Hilfe der Feder oder des Vorspannelementes 69 anhebt, um eine Einspritzung des gasförmigen Brennstoffs (beispielsweise Erdgas) durch den Gasdüsenauslass 58 zu ermöglichen.
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Ein Flüssigkeitssteuerventil 81 kann in dem Einspritzvorrichtungskörper 63 positioniert sein und axial zwischen einer geschlossenen Position in Kontakt mit einem Sitz 82, so dass die Flüssigkeitssteuerkammer 65 strömungsmittelmäßig von dem Flüssigkeitsablaufauslass 62 abgeblockt ist, wie in 4 gezeigt, und einer offenen Position außer Kontakt mit dem Sitz 82 bewegbar, in der die Flüssigkeitssteuerkammer 65 strömungsmittelmäßig mit dem Flüssigkeitsablaufauslass 62 über den Flüssigkeitssteuerdurchlass 93 verbunden ist, wie in den 4–5 gezeigt. Wenn die Flüssigkeitssteuerkammer 65 strömungsmittelmäßig mit dem Flüssigkeitsablaufauslass 62 verbunden ist, wird der Strömungsmitteldruck, der auf die hydraulische Verschlussfläche 73 wirkt, entlastet bzw. weggenommen, um zu gestatten, dass das Flüssigkeitsrückschlagventil 72 in eine offene Position angehoben wird, um eine Einspritzung des flüssigen Brennstoffs (Diesel) durch den Flüssigkeitsdüsenauslass 61 zu ermöglichen.
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In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel können die Gas- und Flüssigkeitssteuerventilglieder 77, 81 zu einer ihrer jeweiligen geschlossenen und offenen Positionen jeweils mit elektrischen Betätigungsvorrichtungen 83 bzw. 84 für gasförmigen bzw. flüssigen Brennstoff bewegt werden. Die Steuerventile 77, 81 können in ihre geschlossenen Positionen durch eine Feder (mehrere Federn) oder ein Vorspannglied (mehrere Vorspannglieder) 85 vorgespannt sein. Ein Anker 86 für flüssigen Brennstoff kann an einem Druckelement 87 in Kontakt mit dem Steuerventil 81 für flüssigen Brennstoff angebracht sein. Der Anker 86 für flüssigen Brennstoff, das Druckelement 87 und das Steuerventil 81 für flüssigen Brennstoff können zu der gezeigten Position in Kontakt mit dem Sitz 82 durch die Feder 85 vorgespannt sein. Somit kann man sagen, dass der Anker 86 für flüssigen Brennstoff betriebsmäßig gekoppelt bzw. angeschlossen ist, um das Steuerventil 81 für flüssigen Brennstoff zu bewegen. In ähnlicher Weise kann ein Anker 88 für gasförmigen Brennstoff betriebsmäßig angeschlossen sein, um das Gassteuerventil 77 mittels des Druckelementes 91 zu bewegen. Ein gemeinsamer Stator 92 trennt den Anker 86 für flüssigen Brennstoff vom Anker 88 für gasförmigen Brennstoff.
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Das Flüssigkeitssteuerventil 81 kann in seinen jeweiligen offenen und geschlossenen Positionen in Kontakt mit dem und außer Kontakt vom Sitz 82 sein. Genauso kann das Gassteuerventil 77 in seinen jeweiligen geschlossenen und offenen Positionen in Kontakt mit dem und außer Kontakt vom Sitz 78 sein. Das Flüssigkeitssteuerventil 81 kann so gekoppelt bzw. angeschlossen sein, dass es sich mit dem Anker 86 für flüssigen Brennstoff ansprechend auf ein Entregen bzw. Abschalten der Betätigungsvorrichtung 84 für flüssigen Brennstoff bewegt, die in dem gemeinsamen Stator 92 montiert ist. Wenn die Betätigungsvorrichtung 84 für flüssigen Brennstoff erregt bzw. eingeschaltet ist, werden der Anker 86 und das Druckelement 87 nach oben angehoben (oder in den 4–9 nach rechts verschoben), wodurch gestattet wird, dass der hohe Druck im Steuerdurchlass 93 (4–5) das Flüssigkeitssteuerventil 81 außer Kontakt mit dem Sitz 82 drückt, um strömungsmittelmäßig die Flüssigkeitssteuerkammer 65 mit dem Ablaufauslass 62 zu verbinden.
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Die Gasdüsenkammer 94 kann strömungsmittelmäßig mit dem Gasbrennstoffeinlass 54 über den Durchlass 71 verbunden sein (siehe 6–9). Die Flüssigkeitsdüsenkammer 96 kann strömungsmittelmäßig mit dem Flüssigbrennstoffeinlass 56 über den Flüssigbrennstoffversorgungsdurchlass 75 verbunden sein (siehe 5–9). Eine gewisse Menge an Leckage des flüssigen Brennstoffs kann aus der Flüssigkeitsdüsenkammer 96 in die Gasdüsenkammer 94 während eines regulären Betriebsmodus auftreten. Jedoch kann eine wesentliche bzw. nennenswerte Leckage einen Schaden am Motor 20 und an verschiedenen Komponenten davon bewirken. Gemäß einem Aspekt kann ein Verfahren zum Bestimmen, wann eine solche Leckage auftritt, das Detektieren von Fluktuationen im Druck in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff aufweisen, wie in 10 gezeigt und unten besprochen.
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Dual-Brennstoff-Common-Rail-Brennstoff-Systeme können auch einen Einzelbrennstoffbetriebsmodus haben, bei dem nur flüssiger Dieselbrennstoff verwendet wird, um den Motor 20 anzutreiben. Dieses Betriebsverfahren kann als „Notlaufmodus” bezeichnet werden, da dieser Betriebsmodus nur vorzuziehen ist, wenn es irgendeinen Fehler im Gasbrennstoffsystem gibt. Ein Fehler kann eine Fehlfunktion von einer oder mehreren der Gasversorgungs- und Drucksteuervorrichtungen aufweisen, wie beispielsweise des Druckentlastungsventils 37, der Pumpe 35, des Wärmetauschers 34, des Filters 32, des Brennstoffkonditionierungsmoduls 29 oder des Absperrventils 28. Eine Fehlfunktion kann sich auch einfach darauf beziehen, dass nicht genügend gasförmiger Brennstoff im Tank 36 vorhanden ist, um weiter in einem regulären Modus zu arbeiten. Wenn sie in einem Notlaufmodus arbeitet, kann die Steuervorrichtung 31 die Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff auf einem hohen Druck halten (beispielsweise 80 MPa), während der Druck in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff abnehmen kann und langsam auf nur atmosphärischen Druck abfallen kann.
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Während des Notlaufmodus wird der Motor 20 wie ein herkömmlicher Dieselmotor betrieben, bei dem flüssiger Dieselbrennstoff durch die Flüssigkeitsdüsenauslässe 61 in ausreichenden Mengen und zu geeigneten Zeitpunkten eingespritzt wird, um den flüssigen Brennstoff durch Verdichtung zu zünden. Während des regulären Betriebsmodus ist andererseits zu erwarten, dass eine vergleichsweise kleine Pilot- bzw. Voreinspritzung von Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdüsenauslässe 61 durch Verdichtung gezündet wird, um eine viel größere Ladung an gasförmigem Brennstoff zu zünden, die durch die Gasdüsenauslässe 58 eingespritzt wird, um den Motor 20 in einem regulären Betriebsmodus anzutreiben. Aufgrund der höheren Druckdifferenz zwischen dem flüssigen Brennstoff und dem gasförmigen Brennstoff, die während des Notlaufmodus existiert, wird erwartungsgemäß eine größere Leckage von flüssigem Brennstoff von der oberen Flüssigkeitsdüsenkammer 102 zur Gasdüsenkammer 94 erwartet, und zwar im Gegensatz zu einem regulären Betriebsmodus mit einer kleineren Druckdifferenz zwischen den zwei Brennstoffen.
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Wiederum mit Bezug auf 1 kann das Dual-Brennstoff-Common-Rail-Brennstoff-System 30 auch ein elektronisch gesteuertes Absperrventil 28 aufweisen, welches betriebsmäßig zwischen dem Brennstoffkonditionierungsmodul 29 und der Sammelleitung 27 positioniert ist, obwohl ein solches nicht notwendig ist. Das Absperrventil 28 kann mechanisch zu einer geschlossenen Position vorgespannt sein, kann jedoch ansprechend auf ein Steuersignal von der Steuervorrichtung 31 zu einer offenen Position bewegbar sein. Wenn das Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 21 in einem regulären Modus betrieben wird, kann die elektronische Steuervorrichtung 31 das Absperrventil 28 in einer offenen Position halten. In dem Fall, dass das System in einen Notlaufmodus übergeht, kann die elektronische Steuervorrichtung 31 jedoch das Absperrventil 28 schließen, um strömungsmittelmäßig die Gasversorgung bzw. Gaslieferung von irgendwelchem geleckten flüssigen Brennstoff zu isolieren bzw. abzusperren, der seinen Weg auf die Gasseite des Dual-Brennstoff-Common-Rail-Systems 21 finden könnte. Als eine Alternative könnte ein mechanisches Rückschlagventil eingesetzt werden, um die Gasversorgung von dem Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 21 zu isolieren.
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Mit Bezug auf 10 stellt die Linie 95 den Druck in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff während eines normalen Betriebs dar. Dagegen stellt die Linie 97 den Druck in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff dar, wenn eine beträchtliche Leckage von flüssigem Brennstoff in die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff aufgetreten ist. Wie oben erwähnt, kann eine solche Leckage in erster Linie zwischen der Flüssigkeitsdüsenkammer 102 und der Gasdüsenkammer 94 auftreten. Entsprechend sieht die Detektion von Druckspitzen und Druckabfällen in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff, wie von der Linie 97 gezeigt, Mittel zum Detektieren vor, wann eine Leckage von flüssigem Brennstoff in die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff auftritt oder vor kurzem aufgetreten ist. Dem Leser wird klar sein, dass die Druckspitzen und -abfälle in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff auftreten können, nachdem ein Einspritzsignal von der Steuervorrichtung 31 abgesandt wurde, wie von der Linie 98 gezeigt. Die Größe der Welle kann die Menge an flüssigem Brennstoff anzeigen, die in die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff geleckt ist.
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Während eine Leckage von der Flüssigkeitsdüsenkammer 96 zur Gasdüsenkammer 94 eine primäre Stelle sein kann, wo flüssiger Brennstoff in die Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff leckt, können andere Bereiche der offenbarten Einspritzvorrichtungen 24 und anderer Brennstoffeinspritzvorrichtungen, die bezüglich der Konstruktion von der offenbarten Einspritzvorrichtung 24 abweichen, die Quelle einer solchen Leckage sein, und der Fachmann wird die Konstruktion einer Brennstoffeinspritzvorrichtung untersuchen können und bestimmen können, wo eine solche Leckage auftreten wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Ein System und ein Verfahren zum Detektieren einer Leckage von flüssigem Brennstoff aus der Common-Rail 26 für flüssigen Brennstoff zur Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff wird offenbart. Wenn eine solche Leckage auftritt, wird der Druck in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff fluktuieren, und solche Fluktuationen können von dem Gas-Rail-Drucksensor 38 detektiert werden und können an die Steuervorrichtung 31 übermittelt werden. Der Gas-Rail-Drucksensor 38 kann in kontinuierlicher oder regelmäßiger Verbindung mit der Steuervorrichtung 31 sein.
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Daher wird ein Dual-Brennstoffsystem offenbart, welches konfiguriert ist, um: (1) den Druck in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff zu überwachen; (2) Druckwellen in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff nach Einspritzungen zu bewerten, um zu bestimmen, ob flüssiger Brennstoff in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff vorhanden ist; und (3) eine oder mehrere Abmilderungshandlungen auszuführen. Das Detektieren von flüssigem Brennstoff oder Diesel in der Common-Rail 25 für gasförmigen Brennstoff wird der Motorsteuervorrichtung 31 gestatten, eine oder mehrere der folgenden Abmilderungshandlungen auszuführen, wie beispielsweise (1) Eintreten in einen Diagnosemodus, um die Leckstelle zu bestimmen; (2) Eintreten in einen Flüssigbrennstoffbetriebsmodus oder Nur-Diesel-Betriebsmodus; (3) Reduzieren der Brennstofflieferung zu dem betroffenen Zylinder (zu den betroffenen Zylindern), um einen Schaden am Motor zu verhindern oder zu verringern; (4) Herunterregeln des Motors oder Verringern der Leistungsausgabe des Motors, um einen Motorschaden zu verhindern; und/oder (5) Benachrichtigen des Bedieners, dass ein Problem existiert. Die Steuervorrichtung 31 kann so programmiert sein, dass sie andere korrigierenden Handlungen ebenfalls ausführt, wie dem Fachmann offensichtlich sein wird. 33655
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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