DE102014004976A1

DE102014004976A1 - Dual-Brennstoff-Common-Rail mit transienter Drucksteuerung und diese verwendender Motor

Info

Publication number: DE102014004976A1
Application number: DE102014004976.0A
Authority: DE
Inventors: Dana R. Coldren; Steven Thomas Grant; Frank Lombardi; Daniel R. Puckett
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-10-23
Also published as: CN104110314B; US20140311444A1; US9518518B2; CN104110314A

Abstract

Ein verdichtungsgezündeter Motor wird von Common-Rail-Brennstoffeinspritzvorrichtungen mit Brennstoff versorgt, welche vorherrschend Erdgasbrennstoff einspritzen, der mit einer kleinen Pilot- bzw. Voreinspritzung von flüssigem Dieselbrennstoff durch Verdichtung gezündet wird. Vor und nach einem Übergang mit schnellem Lastverlust werden die Rail-Drücke für flüssigen und gasförmigen Brennstoff auf jeweilige Drücke basierend auf der Motordrehzahl und Motorbelastung gesteuert. Während des Übergangs wird der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff relativ zum Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff so gesteuert, dass der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff während des Übergangs größer gehalten wird als der Gasdruck, um eine Wanderung von gasförmigem Brennstoff in die Seite des Systems für flüssigen Brennstoff zu vermeiden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf verdichtungsgezündete Dual-Brennstoff-Motoren und insbesondere auf eine Steuerstrategie für einen Common-Rail-Druck während eines Lastverlustübergangs.
Hintergrund
Erdgas wird immer mehr eine attraktive Alternative für die Brennstoffversorgung von Verbrennungsmotoren. In einem speziellen Beispiel wird ein verdichtungsgezündeter Motor vorherrschend mit Erdgas versorgt, welches von einer Common-Rail bzw. gemeinsamen Druckleitung für gasförmigen Brennstoff herkommt, und mit flüssigem Brennstoff aus einer Common-Rail für flüssigen Brennstoff, wobei diese beide direkt in jeden Motorzylinder eingespritzt werden. Beide Brennstoffe werden von der gleichen Brennstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt und eine relativ große Ladung von gasförmigem Brennstoff wird durch Verdichtungszündung einer kleinen Pilot- bzw. Voreinspritzmenge von flüssigem Dieselbrennstoff eingespritzt. Wenn beide Brennstoffe von einer einzigen Brennstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt werden, besteht eine Möglichkeit, dass gasförmiger Brennstoff auf die Flüssigkeitsseite wandert und umgekehrt, was dazu führen kann, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb des Brennstoffsystems unterminiert wird. Die ebenfalls zu eigene US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0285417 zeigt ein Beispiel eines solchen Dual-Brennstoffsystems. Während des typischen Betriebs wird der Druck des flüssigen Brennstoffs größer gehalten als der Druck des gasförmigen Brennstoffs, um das Wandern bzw. eine Leckage von gasförmigem Brennstoff auf die Seite des Brennstoffsystems für flüssigen Brennstoff zu verhindern. Der Druck in der Common-Rail für flüssigen Brennstoff kann schnell auf Grund der vergleichsweise nicht vorhandenen Kompressibilität des flüssigen Brennstoffs verändert werden. Jedoch ist das Ändern des Drucks in der Common-Rail für gasförmigen Brennstoff sehr anders, und zwar auf Grund der Natur des gasförmigen Brennstoffs, der leicht kompressibel ist. Das Verringern des Druckes in der Common-Rail für gasförmigen Brennstoff während eines Lastverlustübergangs bzw. einer Lastverluständerung ohne, Entlüftung beträchtlicher Mengen von Gas in die Atmosphäre kann schwierig sein, während eine Druckdifferenz beibehalten wird, welche das Wandern von gasförmigem Brennstoff in die Seite des Brennstoffsystems für flüssigen Brennstoff verhindert.
Die vorliegende Offenbarung ist auf eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme gerichtet.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zum Betreiben eines Motors auf, gasförmigen Brennstoff und flüssigen Brennstoff direkt in einen Motorzylinder aus einem Gasdüsenauslasssatz bzw. einem Flüssigkeitsdüsenaussatz einer Brennstoffeinspritzvorrichtung einzuspritzen. Der eingespritzte flüssige Brennstoff wird durch Verdichtung gezündet, um wiederum den gasförmigen Brennstoff zu zünden. Ein Wandern bzw. eine Leckage von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung wird verhindert, indem der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer gehalten wird als der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff. Der Schritt des Verhinderns einer Leckage weist auf, einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus vor und nach einem Übergang auszuführen und einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus während des Übergangs auszuführen. Der Übergang wird initiiert durch einen Wechsel von einem Zustand mit hoher Brennstoffanforderung mit einer ersten Drehzahl und Last auf einen Zustand mit geringer Brennstoffanforderung bei einer zweiten Drehzahl und Last.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Motor ein Motorgehäuse auf, welches eine Vielzahl von Zylindern definiert, in denen eine Vielzahl von jeweiligen Kolben sich hin und her bewegt, um ein Verdichtungsverhältnis von mehr als 14:1 zu definieren. Eine Common-Rail bzw. gemeinsame Druckleitung für gasförmigen Brennstoff und eine Common-Rail für flüssigen Brennstoff sind strömungsmittelmäßig mit jeder der Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen verbunden, die jeweils einen Gasdüsenauslasssatz und einen Flüssigkeitsdüsenauslasssatz aufweisen, die zur direkten Einspritzung in einen der Zylinder positioniert sind. Mittel zum Verhindern einer Wanderung bzw. Leckage von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung weisen eine elektronische Steuervorrichtung auf, die konfiguriert ist, um vor und nach einem transienten Vorgang bzw. Übergang einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus auszuführen, um einen Druck für flüssigen Brennstoff größer zu halten als einen Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff, und um während des transienten Vorgangs bzw. Übergangs einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus auszuführen, um einen Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer zu halten als einen Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff. Der Übergang weist auf, von einem Zustand mit hoher Brennstoffanforderung mit einer ersten Drehzahl und Last zu einem Zustand mit geringer Brennstoffanforderung mit einer zweiten Drehzahl und Last zu wechseln.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines Motors gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des in 2 gezeigten Motors;
3 ist eine geschnittene perspektivische Ansicht durch einen Teil des in 2 gezeigten Motors,
4 ist eine geschnittene Seitenansicht einer konzentrischen Stegleitungsanordnung zum Liefern von gasförmigen Brennstoff und flüssigen Brennstoffen in einzelne Brennstoffeinspritzvorrichtungen;
5 ist eine geschnittene Frontansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für den Motor der 2–5;
6 ist eine vergrößerte geschnittene Ansicht eines Steuerteils der Brennstoffeinspritzvorrichtung der 5;
7 ist eine Kurvendarstellung von Rail-Drücken für flüssigen und gasförmigen Brennstoff gegenüber der Zeit vor, während und nach schnellen Lastverlustübergangsereignissen; und
8 ist ein logisches Flussdiagramm, welches einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus zeigt, der vor und nach einem transienten Ereignis bzw. Übergang verwendet wird, und einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus zur Verwendung während des Übergangs.
Detaillierte Beschreibung
Anfänglich mit Bezug auf die 1–4 weist ein Dual-Brennstoffmotor 20 ein Motorgehäuse 21 auf, welches eine Vielzahl von Motorzylindern (22) definiert. Obwohl dies in 1 nicht sichtbar ist, kann der Motor 20 am Maschinenkörper in einer in der Technik wohl bekannten Weise aufgehängt sein. Ein Kolben 23 bewegt sich in jedem der Zylinder 22 hin und her, so dass er ein Verdichtungsverhältnis von mehr als 14:1 definiert, welches im Allgemeinen mit einem Verdichtungsverhältnis assoziiert ist, welches zur Verdichtungszündung von eingespritztem flüssigen Dieselbrennstoff geeignet ist. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Motor 20 zwanzig Motorzylinder 22 auf. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass ein Motor mit jeglicher Anzahl von Zylindern ebenfalls in den beabsichtigten Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen würde. Das Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 29 weist jeweils genau eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 auf, die zur Direkteinspritzung in jeden der Vielzahl von Motorzylinder 22 positioniert ist. Das Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 29 weist eine Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff und eine Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff auf, die strömungsmittelmäßig mit einem Einlass 101 für gasförmigen Brennstoff bzw. einem Einlass 102 für flüssigen Brennstoff von jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 verbunden sind. Das Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 29 weist Gasliefer- und Drucksteuervorrichtungen 43 auf, die gasförmigen Brennstoff zu der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff und den Druck darin steuern. Die Gasliefer- und Drucksteuervorrichtungen 43 können einen unter Druck stehenden kryogenen bzw. gekühlten Tank 31 für flüssiges Erdgas aufweisen, wobei ein Auslass davon strömungsmittelmäßig mit einer kryogenen bzw. gekühlten Pumpe 36 mit variabler Lieferung verbunden ist, und sie können auch einen Wärmetauscher 32, einen Akkumulator 33, einen Gasfilter 34 und ein Brennstoffkonditionierungsmodul 35 aufweisen, welches den Druck von gasförmigem Brennstoff in der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff steuert. Flüssigkeitsliefer- und -drucksteuervorrichtungen 44 können einen Dieselbrennstofftank 37, Brennstofffilter 38 und eine elektronisch gesteuerte Hochdruckbrennstoffpumpe 39 aufweisen, welche flüssigen Brennstoff zu der Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff liefert und den Druck darin steuert. Ein Abschlussventil 45 kann so angeordnet sein, dass es die Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff vom Lieferteil der Gasbrennstoffliefer- und -Drucksteuervorrichtungen 43 isoliert, nämlich vom Akkumulator 33 und der kryogenen Pumpe 36. Eine elektronische Steuervorrichtung 50 kann sich in steuernder Verbindung mit dem Abschlussventil 45, den Flüssigkeitsliefer- und -drucksteuervorrichtungen 44, den Gasliefer- und -Drucksteuervorrichtungen 43 genauso wie mit jeder der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30 befinden. Drucksensoren 47 und 48 können jeweils den Druck von flüssigem und gasförmigem Brennstoff zu der elektronischen Steuervorrichtung 50 übermitteln.
Obwohl dies nicht notwendig ist, können die Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff und die Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff aus einer Vielzahl von in Reihe angeordneten Blöcken 51 aufgebaut sein, die in Reihe mit Leitungen 52 für flüssigen Brennstoff und Leitungen 53 für gasförmigen Brennstoff verbunden sind. Die flüssigen und gasförmigen Brennstoffe können zu den einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30 mit einer koaxialen Stegleitungsanordnung 54 geliefert werden, die ein inneres Stegleitungselement 55 aufweist, welches in einem äußeren Stegleitungselement 56 positioniert ist. Flüssiger Brennstoff wird zur Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 durch das innere Stegleitungselement 55 geliefert, und gasförmiger Brennstoff wird zur Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in dem Raum zwischen dem inneren Stegleitungselement 55 und dem äußeren Stegleitungselement 54 geliefert. Eine Lasteinstellklammer 57 kann bei jedem Block 51 verwendet werden, um die koaxiale Stegleitungsanordnung 54 zusammenzudrücken, so dass sowohl das innere Stegleitungselement 55 als auch das äußere Stegleitungselement 56 auf einem gemeinsamen konischen Sitz 27 von jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 aufsitzen.
Zusätzlich mit Bezugnahme auf die 5 und 6 ist ein Beispiel einer Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 zur Verwendung im Motor 20 veranschaulicht. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 weist einen Brennstoffeinspritzvorrichtungskörper 100 auf, der einen Einlass 101 für gasförmigen Brennstoff und einen Einlass 102 für flüssigen Brennstoff definiert, die sich beide durch einen gemeinsamen konischen Sitz 27 (4) öffnen. Der Einlass 101 für gasförmigen Brennstoff ist strömungsmittelmäßig mit einer Gasdüsenkammer 114 verbunden, die innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers 100 angeordnet ist, und zwar über einen Durchlassweg, der in der geschnittenen Ansicht der 5 nicht sichtbar ist. Genauso ist der Einlass 102 für flüssigen Brennstoff strömungsmittelmäßig mit einer Flüssigkeitsdüsenkammer 115 über einen Durchlassweg verbunden, der in der geschnittenen Ansicht der 5 nicht sichtbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeitsdüsenkammer 115 von der Gasdüsenkammer 114 durch einen Rückschlagführungsbereich 118 getrennt, der mit dem Gasrückschlagventilglied 110 assoziiert ist. Obwohl andere Stellen existieren bzw. denkbar sind, wie beispielsweise wo das koaxiale Stegleitungselement 54 den gemeinsamen konischen Sitz 27 des Einspritzvorrichtungskörpers 100 berührt, ist eine Wanderung bzw. Leckage von einem Brennstoff in den anderen Brennstoff in dem Führungsspiel möglich, welches im Rückschlagelementführungsbereich 118 vorhanden ist. Wie im einleitenden Teil besprochen wurde, kann das Wandern von gasförmigem Brennstoff aus der Gasdüsenkammer 114 in die Flüssigkeitsdüsenkammer 115 verhindert werden, indem der Druck des flüssigen Brennstoffs in der Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff höher gehalten wird als der Druck in der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff. Bei Nennbetriebszuständen könnte beispielsweise die Rail 41 für flüssigen Brennstoff auf ungefähr 40 MPa gehalten werden, während die Common-Rail für gasförmigen Brennstoff auf ungefähr 35 MPa gehalten werden könnte. Im Leerlauf könnten die jeweiligen Rail-Drücke für flüssigen Brennstoff und für gasförmigen Brennstoff auf 25 bzw. 20 MPA gehalten werden. Diese Druckdifferenz kann verhindern, dass gasförmiger Brennstoff in den flüssigen Brennstoff wandert bzw. leckt, kann jedoch gestatten, dass eine kleine Menge an flüssigem Brennstoff entlang des Führungsbereiches 118 von der Flüssigkeitsdüsenkammer 115 in die Gasdüsenkammer 114 wandert. Dieses kleine Ausmaß einer Leckage kann vorteilhaft zur Schmierung von sowohl dem Rückschlagelementführungsbereich 118 als auch dem Sitz 108 sein, der mit dem Gasrückschlagventilglied 110 assoziiert ist.
Der Einspritzvorrichtungskörper 100 definiert einen Gasdüsenauslasssatz 103, einen Flüssigkeitsdüsenauslasssatz 104 und einen Ablaufauslass 105. Innerhalb des Einspritzvorrichtungskörpers 100 sind eine erste Steuerkammer 106 und eine zweite Steuerkammer 107 angeordnet. Ein Gasrückschlagventilglied 110 hat eine hydraulische Verschlussflache 112, die einem Strömungsmitteldruck innerhalb der ersten Steuerkammer 106 ausgesetzt ist. Das Gasrückschlagventilglied 110 ist zwischen einer geschlossenen Position, wie gezeigt, in Kontakt mit einem ersten Düsensitz 108, wo es strömungsmittelmäßig den Einlass 101 für gasförmigen Brennstoff gegenüber dem Gasdüsenauslasssatz 103 blockiert, und einer offenen Position außer Kontakt mit dem ersten Düsensitz 108 bewegbar, wo es strömungsmittelmäßig den Einlass 101 für gasförmigen Brennstoff mit dem Gasdüsenauslasssatz 103 verbindet. Die erste Steuerkammer 106 kann teilweise durch eine erste Hülse 111 definiert werden.
Ein Flüssigkeitsrückschlagventilglied 120 hat eine hydraulische Verschlussfläche 121, die einem Strömungsmitteldruck in der zweiten Steuerkammer 107 ausgesetzt ist. Das Flüssigkeitsrückschlagventilglied 120 ist zwischen einer geschlossenen Position, wie gezeigt, in Kontakt mit einem zweiten Düsensitz 113, wo es strömungsmittelmäßig den Einlass 102 für flüssigen Brennstoff gegenüber dem Flüssigkeitsdüsenauslasssatz 104 blockiert, und einer offenen Position außer Kontakt mit dem zweiten Düsensitz 113 bewegbar, wo es strömungsmittelmäßig den Einlass 102 für flüssigen Brennstoff mit dem Flüssigkeitsdüsenauslasssatz 104 verbindet. Die zweite Steuerkammer 107 kann teilweise durch eine zweite Hülse 122 definiert sein. Somit wird die Einspritzung des gasförmigen Brennstoffs durch den Gasdüsenauslasssatz 103 durch eine Bewegung des Gasrückschlagventilgliedes 110 ermöglicht, während eine Einspritzung eines flüssigen Brennstoffs durch den Flüssigkeitsdüsenauslasssatz 104 durch eine Bewegung des Flüssigkeitsrückschlagventilgliedes 120 ermöglicht wird.
Ein erstes Steuerventilglied 130 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 100 positioniert und ist entlang einer gemeinsamen Mittellinie 125 zwischen einer ersten Position in Kontakt mit dem ersten Ventilsitz 150, in der die erste Steuerkammer 106 strömungsmittelmäßig gegenüber dem Ablaufauslass 105 blockiert ist, und einer zweiten Position bewegbar, in der die erste Steuerkammer 106 strömungsmittelmäßig mit dem Ablaufauslass 105 verbunden ist. Wenn die erste Steuerkammer 106 strömungsmittelmäßig mit dem Ablaufauslass 105 verbunden ist, fällt der Druck in der ersten Steuerkammer 106 ab, was einen Druck auf der hydraulischen Verschlussfläche 112 freigibt bzw. verringert, um zu gestatten, dass sich das Gasrückschlagventilglied 110 anhebt, um eine Einspritzung des gasförmigen Brennstoffs durch den Gasdüsenauslasssatz 103 zu ermöglichen. Ein zweites Steuerventilglied 135 ist in dem Einspritzvorrichtungskörper 100 positioniert und ist entlang der gemeinsamen Mittellinie 125 zwischen einer ersten Position in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 155, in der die zweite Steuerkammer 107 strömungsmittelmäßig gegenüber dem Ablaufauslass 105 abgeblockt ist, und einer zweiten Position bewegbar, in der die zweite Steuerkammer 107 strömungsmittelmäßig mit dem Ablaufauslass 105 verbunden ist. Wenn die zweite Steuerkammer 107 strömungsmittelmäßig mit dem Ablaufauslass 105 verbunden ist, wird der Strömungsmitteldruck, der auf die hydraulische Verschlussfläche 121 wirkt, freigegeben bzw. entlastet, um zu gestatten, dass sich das Flüssigkeitsrückschlagventilglied 120 in eine offene Position anhebt, um eine Einspritzung des flüssigen Dieselbrennstoffs durch den Flüssigkeitsdüsenauslasssatz 104 zu ermöglichen.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden die ersten und zweiten Steuerventilglieder 130, 135 von der gemeinsamen Mittellinie 125 geschnitten. Die jeweiligen Steuerventilglieder 130, 135 können zu einer ihrer jeweiligen ersten und zweiten Positionen mit ersten und zweiten elektrischen Betätigungsvorrichtungen bewegt werden, welche erste bzw. zweite Spulen 147 bzw. 148 aufweisen. Die Steuerventilglieder 130, 135 können in ihre jeweiligen ersten Positionen durch eine gemeinsam verwendete Vorspannfeder 146 vorgespannt sein. Ein erster Anker 141 kann an einem Druckelement 145 in Kontakt mit dem ersten Steuerventilglied 130 angebracht sein. Ein zweiter Anker 142 kann betriebsmäßig angeschlossen bzw. gekoppelt sein, um das zweite Steuerventilglied 135 durch ein Druckelement 143 zu bewegen. Ein gemeinsam verwendeter Stator 144 nimmt die ersten und zweiten Spulen 147, 148 auf, und trennt den ersten Anker 141 vom zweiten Anker 142.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann die erste Steuerkammer 106 immer strömungsmittelmäßig in Verbindung mit dem hohen Druck in dem Einlass 102 für flüssigen Brennstoff sein, und zwar über eine F-Zumessöffnung 160 und eine Z-Zumessöffnung 161. Die stromaufwärts gelegenen Enden der jeweiligen Fund Z-Zumessöffnungen 160 und 161 können strömungsmittelmäßig mit dem Einlass 102 für flüssigen Brennstoff über Durchlässe verbunden sein, die in den Schnittansichten nicht sichtbar sind. Die erste Steuerkammer 106 ist strömungsmittelmäßig mit einem Steuerdurchlass 133 über eine sogenannte A-Zumessöffnung 163 verbunden. Wenn somit das erste Steuerventilglied 130 sich von dem ersten Ventilsitz 150 abhebt, wird der zweite Brennstoffeinlass 102 strömungsmittelmäßig mit dem Ablaufauslass 105 durch einen Z-A-Pfad 116 und einen F-Pfad 117 verbunden, die strömungsmittelmäßig parallel zueinander sind.
Die zweite Steuerkammer 107 kann immer strömungsmittelmäßig mit dem hohen Druck im Einlass 102 für flüssigen Brennstoff sein, und zwar über eine F-Zumessöffnung 170 und eine Z-Zumessöffnung 171. Die stromaufwärts liegenden Enden der jeweiligen F- und Z-Zumessöffnungen 170, 171 können strömungsmittelmäßig mit dem Einlass 102 für flüssigen Brennstoff über Durchlässe verbunden sein, die in der geschnittenen Ansicht nicht sichtbar sind. Die zweite Steuerkammer 107 ist strömungsmittelmäßig mit einem Steuerdurchlass 134 über eine sogenannte A-Zumessöffnung 173 verbunden. Wenn somit das zweite Steuerventilglied 135 sich vom zweiten Ventilsitz 155 weg bewegt, wird der zweite Brennstoffeinlass 102 strömungsmittelmäßig mit dem Ablaufauslass 105 durch einen Z-A-Pfad 126 und einen F-Pfad 127 verbunden, die strömungsmittelmäßig parallel zueinander sind.
Der Fachmann wird erkennen, dass das veranschaulichte Ausführungsbeispiel flüssigen Dieselbrennstoff verwendet, um eine Bewegung des Gasrückschlagventilgliedes 110 und des Flüssigkeitsrückschlagventilgliedes 120 zu steuern, um eine Steuerung von Einspritzereignissen für gasförmigen Brennstoff bzw. Einspritzereignissen für flüssigen Dieselbrennstoff zu ermöglichen.
Abgesehen davon, dass die elektronische Steuervorrichtung 50 verschiedene Steueralgorithmen aufweist, um den Motor 20 in Dual-Brennstoffmodi bei verschiedenen Drehzahlen und Belastungen zu betreiben, lehrt die vorliegende Offenbarung auch, die elektronische Steuervorrichtung mit Mitteln zum Verhindern einer Wanderung bzw. Leckage von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 auszurüsten. Diese Mittel weisen auf, dass die elektronische Steuervorrichtung 50 konfiguriert ist, um vor und nach einem transienten Verhalten bzw. Übergang einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus auszuführen, um den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer zu halten als den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff, und um während des Übergangs einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus auszuführen, um den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer zu halten als den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff. Obwohl der Fachmann erkennen wird, dass viele unterschiedliche Motorübergänge bzw. transiente Motorverhalten existieren, weist ein transientes Verhalten bzw. ein Übergang gemäß der vorliegenden Offenbarung auf, das von einem Zustand mit hoher Brennstoffanforderung bei einer ersten Drehzahl und Belastung zu einem Zustand mit geringer Brennstoffanforderung bei einer zweiten Drehzahl und Belastung gewechselt bzw. übergegangen wird.
In einem speziellen Beispiel könnte ein Übergang gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweisen, dass von einem Nenn-Motorzustand, bei dem die Rail-Drücke für einen flüssigen und einen gasförmigen Brennstoff auf 40 MPA bzw. 35 MPa gesteuert sind, auf einen Leerlaufzustand überzugehen, bei dem die jeweiligen Drücke für flüssigen und gasförmigen Brennstoff auf 25 und 20 MPA gesteuert werden. Diese jeweiligen Zieldrücke können Teil einer Gesamtmotorauslegung sein und in einem Kennfeld gespeichert sein, welches für die elektronische Steuervorrichtung 50 verfügbar ist, und zwar basierend auf der Motordrehzahl und der Motorbelastung in einer in der Technik wohl bekannten Weise. Im Allgemeinen ist es bezüglich des Druckes in sowohl der Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff als auch der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff im Allgemeinen erforderlich, dass Einspritzereignisse ausgeführt werden, um einen Druck zu verringern. Die nahezu nicht komprimierbare Natur des flüssigen Brennstoffs macht das schnelle Absinken eines Druckes auch mit nur einem kleinen Volumen von eingespritztem Brennstoff möglich. Jedoch können wegen der komprimierbaren Natur bzw. Kompressibilität des gasförmigen Brennstoffes beträchtlich größere Volumen einer Brennstoffeinspritzung für einen ähnlichen Druckabfall erforderlich sein.
Ein erster Rail-Drucksteueralgorithmus. kann konfiguriert sein, um den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff zu einem vorbestimmten Zieldruck bzw. Soll-Druck, basierend auf der ersten Motordrehzahl und Belastung, zu steuern, und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen ersten Gasdruck, der geringer ist als der erste vorbestimmte Soll-Druck vor dem Übergang. Der erste Rail-Drucksteueralgorithmus ist ebenfalls konfiguriert, um den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen zweiten vorbestimmten Ziel- bzw. Soll-Druck basierend auf der zweiten Motordrehzahl und Belastung zu steuern, und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen zweiten Gasdruck, der niedriger ist als der zweite vorbestimmte Soll-Druck nach dem Übergang. Der zweite Rail-Drucksteueralgorithmus ist konfiguriert, um nach dem Übergang den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen zweiten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der zweiten Motordrehzahl und Belastung zu steuern und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen zweiten Gasdruck, der niedriger ist als der zweite vorbestimmte Soll-Druck. Der zweite Rail-Drucksteueralgorithmus ist konfiguriert, um während des Übergangs den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen Soll-Übergangsdruck zu steuern, der gleich dem Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus einem Vorspanndruck ist, und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf den zweiten Gasdruck zu steuern.
Der Fachmann wird erkennen, dass das Verringern des Rail-Drucks für flüssigen Brennstoff oder des Rail-Drucks für gasförmigen Brennstoff aufweisen kann, die Ausgabe aus den Flüssigkeitsliefer- und -drucksteuervorrichtungen 44 bzw. aus den Gasliefer- und -drucksteuervorrichtungen 43 zu verringern oder temporär zu stoppen. In einigen Fällen können die kryogene Pumpe und möglicherweise der Akkumulator 33 langsam beim Ansprechen auf das temporäre Stoppen des Auffüllens der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff sein, und zwar abhängig von den ausgewählten Komponenten. Somit lehrt die vorliegende Offenbarung auch, dass der zweite Drucksteueralgorithmus konfiguriert sein könnte, ein Absperrventil 45 während des Übergangs zu schließen. Diese Strategie kann schnell das Nachfüllen von gasförmigem Brennstoff in die Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff stoppen, was eine schnellere Verringerung des Druckes gestattet. Dieses Absperrventil 45 kann zum Ende des Übergangs hin wieder geöffnet werden.
Eine weitere Strategie, die gemäß der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden kann, wäre, Brennstoff in weniger als alle Motorzylinder während des Übergangs einzuspritzen. Anders gesagt, eine Zylinderabschaltstrategie kann zur Folge haben, dass proportional mehr Brennstoff in einem gegebenen Motorzyklus dem gasförmigen Brennstoff zugeordnet wird als dem flüssigen Brennstoff, und zwar unter der Annahme, dass ein Wunsch besteht, auf oder nahe einer minimal steuerbaren Menge einer Flüssigkeitseinspritzung bei nahezu allen Motorbetriebsbedingungen einzuspritzen. Die elektronische Steuervorrichtung 50 würde wahrscheinlich zyklisch durch unterschiedliche Sätze von aktiven und inaktiven Zylindern 22 gehen, wenn die Zylinderabschaltstrategien verwendet werden. Der zweite Drucksteueralgorithmus ist vorzugsweise so konfiguriert, dass er eine Entlüftung von Gas aus der Common-Rail für gasförmigen Brennstoff in die Atmosphäre während des Übergangs als einen Teil einer Strategie zur Verringerung von Druck vermeidet. Jedoch könnte der zweite Drucksteueralgorithmus in einer weniger bevorzugten Version der vorliegenden Offenbarung potentiell eine gewisse Entlüftung von Gas in die Atmosphäre aufweisen, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Nun mit Bezug auf 7 werden die jeweiligen Rail-Drücke für gasförmigen und flüssigen Brennstoff gegenüber der Zeit vor, während und nach einem Übergang mit und ohne die Lehren der vorliegenden Offenbarung bezüglich der Drucksteuerung aufgezeichnet. Die gepunktete Linie zeigt, dass der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff unter Verwendung von typischen Rail-Drucksteuertechniken schnell auf einen neuen niedrigen Ziel- bzw. Soll-Druck abgesenkt werden kann. Jedoch zeigt die dicke durchgezogene Linie, dass der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff unter Verwendung von herkömmlichen Steuerstrategien und wenn das Absperrventil 45 offen ist oder nicht vorgesehen ist, langsamer auf erwünschte Druckabfälle anspricht. Diese Druckkurven können eine Überlappungsregion 83 zur Folge haben, während der der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff kurz den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff während eines Übergangs überschreitet, was möglicherweise eine gewisse unerwünschte Wanderung von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 über den Rückschlagelementführungsbereich 118 zur Folge hat. Wie zuvor besprochen, werden die jeweiligen Rail-Drücke für gasförmigen und flüssigen Brennstoff während der Periode 80 vor dem Übergang und während der Zeit 82 nach dem Übergang basierend auf der Motordrehzahl und der Belastung gesteuert. Während des Übergangs 81 kann der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff (dünne durchgezogene Linie) relativ zum Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff gesteuert werden, indem der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen Druck getrieben bzw. eingestellt wird, der dem augenblicklichen bzw. Ist-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus einem ΔP während des Übergangs entspricht, um zu vermeiden, dass eine Überlappungsregion 83 auftritt. Die gestrichelte Linie zeigt, dass das Schließen des Absperrventils 45 potentiell die Dauer eines Übergangsereignisses 81 gemäß der vorliegenden Offenbarung beschleunigen kann, jedoch nicht erforderlich ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist weithin auf jeglichen Motor anwendbar, der zwei strömungsmittelmäßig getrennte Common-Rails bzw. gemeinsame Druckleitungen verwendet, um gasförmige und flüssige Brennstoffe zu jeweils einer einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtung zu liefern, die mit jedem Motorzylinder assoziiert ist. Die vorliegende Offenbarung ist speziell anwendbar auf eine Strategie zur Steuerung von Drücken in den Common-Rails als ein Teil einer Übergangsdrucksteuerstrategie. Schließlich ist die vorliegende Offenbarung auf eine Steuerstrategie für einen Rail-Druck für flüssigen Brennstoff während eines Übergangs gerichtet, welche weniger auf einer Notwendigkeit einer Entlüftung von Erdgas in die Atmosphäre geruht und möglicherweise eine Entlüftung von Erdgas in die Atmosphäre vermeidet, um durch einen schnellen Lastverlustübergang zu laufen.
Gasförmiger Brennstoff wird von der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff zu jeder der Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30 durch eine jeweilige koaxiale Stegleitungsanordnung 54 geliefert. Genauso wird flüssiger Brennstoff von einer Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff zu jeder der Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30 durch die gleichen jeweiligen koaxialen Stegleitungsanordnungen 54 geliefert. Im Betrieb wird gasförmiger Brennstoff von jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 in einen Motorzylinder 22 ansprechend auf ein Einspritzsignal für gasförmigen Brennstoff eingespritzt, welches von der elektronischen Steuervorrichtung 50 zur Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 übermittelt wird. Insbesondere wird ein Einspritzereignis für gasförmigen Brennstoff initialisiert durch Erregen der oberen elektrischen Betätigungsvorrichtung (obere Spule 147), um den Anker 141 und das Steuerventilglied 130 nach unten außer Kontakt vom ersten Ventilsitz 150 zu bewegen. Dies verbindet strömungsmittelmäßig die Steuerkammer 106 mit dem Ablaufauslass 105, um einen Druck zu verringern, der auf die hydraulische Verschlussfläche 112 wirkt. Das Rückschlagventilglied 110 für gasförmigen Brennstoff hebt sich dann außer Kontakt mit dem ersten Düsensitz 108 an, um eine Einspritzung von gasförmigem Brennstoff aus dem Gasdüsenauslasssatz 103 zu beginnen. Das Einspritzereignis wird beendet durch Entregen bzw. Ausschalten der oberen elektrischen Betätigungsvorrichtung, um es dem Anker 141 und dem Steuerventilglied 130 zu gestatten, sich unter der Wirkung der Feder 146 nach oben zurück in einen Kontakt zu bewegen, um den ersten Ventilsitz 150 zu schließen. Wenn dies auftritt, steigt der Druck in der Steuerkammer 106 abrupt an, welcher auf die hydraulische Verschlussfläche 112 wirkt, um das Gasrückschlagventilglied 110 zurück nach unten in Kontakt mit dem Sitz 108 zu drücken, um das Einspritzereignis für gasförmigen Brennstoff zu beenden.
Flüssiger Brennstoff aus der Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 wird auch direkt in den Motorzylinder 22 aus der gleichen Brennstoffeinspritzvorrichtung 30 ansprechend auf ein Einspritzsignal für flüssigen Brennstoff von der elektronischen Steuervorrichtung 50 eingespritzt. Insbesondere wird ein Einspritzereignis für flüssigen Brennstoff initialisiert durch Erregen bzw. Einschalten der unteren Spule 148, um den Anker 142 nach oben entlang der gemeinsamen Mittellinie 125 zu bewegen. Dies bewirkt, dass das Druckelement 143 das zweite Steuerventilglied 135 außer Kontakt vom zweiten Ventilsitz 155 bewegt. Dies wiederum entlastet den Druck in der Steuerkammer 107, was gestattet, dass das Flüssigkeitsrückschlagventilglied 120 sich außer Kontakt mit dem zweiten Düsensitz 113 anhebt, um ein Einspritzereignis für flüssigen Brennstoff aus dem Flüssigkeitsdüsenauslasssatz 104 zu beginnen. Um das Einspritzereignis für flüssigen Brennstoff zu beenden, wird die untere elektrische Betätigungsvorrichtung (untere Spule 148) entregt. Wenn dies getan wird, drückt die gemeinsam verwendete Vorspannfeder 146 den Anker 142 und das zweite Steuerventilglied 135 zurück nach oben in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 155, um die Strömungsmittelverbindung zwischen der Steuerkammer 107 und dem Ablaufauslass 105 zu schließen. Wenn dies getan wird, steigt der Druck, der auf die hydraulische Verschlussfläche 121 wirkt, schnell an, was bewirkt, dass sich das Flüssigkeitsrückschlagventilglied 120 nach unten und zurück in Kontakt mit dem zweiten Düsensitz 113 bewegt, um das Einspritzereignis für flüssigen Brennstoff zu beenden. Einspritzereignisse sowohl für flüssigen Brennstoff als auch für Erdgas werden beendet durch strömungsmittelmäßiges Verbinden der jeweiligen Steuerkammern 107, 106 mit der Common-Rail 22 für flüssigen Brennstoff durch jeweilige F-Zumessöffnungen 160, 170 und Z-Zumessöffnungen 161, 171, die strömungsmittelmäßig parallel sind.
Wegen diesem hohen Kompressions- bzw. Verdichtungsverhältnis (mehr als 14:1) wird der eingespritzte flüssige Brennstoff durch Verdichtung in jedem der jeweiligen Motorzylinder 22 zünden. Der eingespritzte gasförmige Brennstoff wird in jedem der jeweiligen Motorzylinder 22 ansprechend auf die Verdichtungszündung des flüssigen Brennstoffs gezündet.
Die vorliegende Offenbarung lehrt auch, dass ein größeres Verhältnis von gasförmigem Brennstoff zu flüssigem Brennstoff in einem gegebenen Motorzyklus eingespritzt werden kann, und zwar unter Verwendung einer Zylinderabschaltstrategie, bei der der gasförmige Brennstoff und der flüssige Brennstoff in weniger als alle Motorzylinder 22 in einem Motorzyklus eingespritzt wird. Proportional kann mehr gasförmiger Brennstoff eingespritzt werden und verbrannt werden, wenn möglicherweise nur die Hälfte der Zylinder aktiv ist. Wenn diese Option verwendet wird, kann die elektronische Steuervorrichtung 50 sich zyklisch durch unterschiedliche Kombinationen von aktiven und inaktiven Zylindern 22 in jedem Motorzyklus bewegen, und zwar aus in der Technik wohl bekannten Gründen.
Nun mit Bezug auf 8 weist ein beispielhaftes Flussdiagramm gemäß der vorliegenden Offenbarung einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus 60 und einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus 70 auf. Die Logik startet beim ovalen Feld 61 und geht voran zum Kasten 62, wo ein Ziel- bzw. Soll-Rail-Druck für flüssigen Brennstoff (TLRP = target liquid rail pressure) basierend auf der Motordrehzahl und Belastung bestimmt wird. Beim Kasten 63 wird der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf den Soll-Rail-Druck für flüssigen Brennstoff gesteuert. Dies kann in herkömmlicher Weise ausgeführt werden, indem der Druck in der Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff mit einem Drucksensor 47 abgefühlt wird und diese Information an die elektronische Steuervorrichtung 50 übermittelt wird. Die elektronische Steuervorrichtung 50 kann dann einen Regelungsalgorithmus (Closed loop) verwenden, um eine Ausgabe aus der Hochdruckpumpe 39 einzustellen, um den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf den Soll-Rail-Druck für flüssigen Brennstoff zu treiben bzw. einzustellen. Beim Kasten 64 wird ein Soll-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff bestimmt, der um ein gewisses ΔP niedriger ist als der Soll-Rail-Druck, wobei ΔP in der Größenordnung von etwa 5 MPa liegen kann. Als nächstes wird beim Kasten 65 der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf den Soll-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff gesteuert. Dieser Schritt kann basierend auf Druckinformationen ausgeführt werden, die an die elektronische Steuervorrichtung 50 durch den Drucksensor 48 übermittelt wurden, welcher den Druck in der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff abfühlt. Anders gesagt, der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff kann auch in geregelter Weise (Closed loop) unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus gesteuert werden, der von der elektronischen Steuervorrichtung 50 ausgeführt wird, oder kann zumindest teilweise mechanisch ansprechend einfach auf den Druck in der Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff gesteuert werden. Beim Kasten 66 erzeugt die elektronische Steuervorrichtung 50 Einspritzsteuersignale für flüssigen und gasförmigen Brennstoff, um flüssige und gasförmige Brennstoffe in jeden der Motorzylinder 22 einzuspritzen. Bei der Abfrage 67 bestimmt die Logik, ob ein Übergang mit schnellem Lastverlust initialisiert worden ist. Wenn beispielsweise der Motor 20 für einen Antrieb in einem großen Minenlastwagen verwendet werden würde, könnte das Erklimmen eines Hügels mit voller Last ein transientes Ereignis bzw. Übergangsereignis mit schnellem Lastverlust bewirken, indem der Motor von einer hohen Brennstoffanforderung mit erster Drehzahl und Belastung zu einer geringen Brennstoffanforderung mit zweiter Drehzahl und Belastung wechselt. Wenn die Abfrage 67 eine negative Antwort zurückgibt, geht die Logik schleifenmäßig zurück zum Kasten 62 und fährt fort, die Rail-Drücke für flüssigen und gasförmigen Brennstoff in der Common-Rail 41 für flüssigen Brennstoff und in der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff gemäß dem ersten Drucksteueralgorithmus 60 zu steuern.
Wenn die Abfrage 67 positiv ist, was einen Übergang mit schnellem Lastverlust anzeigt, geht die Logik voran zum Block 71, um den zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus 70 gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Im Block 71 wird ein Soll-Rail-Druck für flüssigen Brennstoff basierend auf der neuen niedrigeren Motordrehzahl und Motorbelastung bestimmt. Als nächstes wird im Block 72 ein Soll-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff bestimmt durch Subtrahieren einer Druckdifferenz ΔP (beispielsweise 5 MPa) vom Soll-Rail-Druck für flüssigen Brennstoff. Als nächstes wird im Block 73 der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf den Soll-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff gesteuert. Dieser Schritt kann oder kann nicht das Schließen des Absperrventils 45 aufweisen und kann eine Zylinderabschaltstrategie aufweisen, um mehr Brennstoffeinspritzung für gasförmigen Brennstoff gegenüber dem flüssigen Brennstoff zuzuordnen, um die neuen Brennstoffversorgungsanforderungen bei niedrigerer Motordrehzahl und Motorbelastung zu erfüllen. Auf jeden Fall weist dieser Schritt in erster Linie das Einspritzen von soviel gasförmigem Brennstoff, wie möglich, während des Übergangs 81 (7) auf, um Gas aus der Common-Rail für gasförmigen Brennstoff zu entfernen, während die Brennstoffversorgungsanforderungen des Motors erfüllt werden, um den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf den neuen niedrigeren Soll-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff zu treiben bzw. einzustellen. Im Block 74 wird der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus eine Druckdifferenz ΔP (beispielsweise 5 MPa) gesteuert. Dieser Schritt erkennt, dass der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff nicht auf einen neuen Soll-Rail-Druck für flüssigen Brennstoff basierend auf der neuen niedrigeren Motordrehzahl und Motorbelastung so schnell abgesenkt werden kann, wie das Flüssigkeitssystem reagieren könnte. Stattdessen hält der Schritt 74 den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff um einen gewissen Vorspanndruck ΔP größer als den augenblicklichen bzw. Ist-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff, wie dieser an die elektronische Steuervorrichtung 50 durch den Drucksensor 48 übermittelt wird. Im Block 75 übermittelt die elektronische Steuervorrichtung 50 die Einspritzsteuersignale für flüssigen und gasförmigen Brennstoff an die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30, um die flüssigen und gasförmigen Brennstoffe einzuspritzen. Wie zuvor erwähnt, kann dieser Schritt eine Zylinderabschaltstrategie aufweisen, wird jedoch wahrscheinlich zur Folge haben, dass eine minimal steuerbare Einspritzung von Flüssigkeit in den aktiven Zylindern eingespritzt wird, wobei die minimal steuerbare Einspritzmenge mit dem Rail-Druck für flüssigen Brennstoff zu diesem Zeitpunkt in Beziehung steht. In extremen Situationen können die akkumulierten minimalen Einspritzmengen für flüssigen Brennstoff nahezu oder vollständig die augenblickliche bzw. Ist-Brennstoffversorgungsanforderung des Motors erfüllen, was die temporäre Einspritzung von nur flüssigem Brennstoff in einem oder mehreren Motorzyklen während des Übergangs 81 zur Folge hat. Bei der Abfrage 76 fragt die Logik, ob der gegenwärtige bzw. Ist-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff sich den neuen niedrigeren Soll-Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff annähert. Falls nicht geht die Logik schleifenförmig zurück zum Block 71 und fährt fort mit der Ausführung des zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus 70, was anzeigt, dass der Übergang 81 noch nicht vollendet ist. Wenn die Abfrage 76 eine positive Antwort zurückgibt, nähert sich der Übergang 81 seiner Vollendung und kann sich schleifenförmig zurück nach oben zum Block 62 bewegen und beginnen, den ersten Rail-Drucksteueralgorithmus 60 auszuführen, was anzeigt, dass der Übergang nun vorbei ist. Anders gesagt und mit Bezugnahme auf 7, hat das System nun die Phase 82 nach dem Übergang erreicht.
Weil der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff bezüglich des Rail-Drucks für gasförmigen Brennstoff während des Übergangs 81 gesteuert wird, kann der Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer gehalten werden als der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff, auch im Angesicht der ungewissen Brennstoffversorgungsanforderungen vom Motor 20 während des Übergangs 81. Diese Strategie solle Fälle vermeiden, wie beispielsweise in der Überlappungsregion 83, die in 7 gezeigt ist, wo der Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff kurz den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff überschreiten könnte, was eine mögliche Wanderung von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der einzelnen Brennstoffeinspritzvorrichtungen 30 bewirken könnte. Durch Verwendung einer separaten zweiten Rail-Drucksteuerlogik während eines Übergangs mit schnellem Lastverlust kann das Dual-Brennstoff-Common-Rail-System 29 zusätzlich auf die Brennstoffversorgungsanforderungen des Motors 20 vor, während und nach einem Übergang ansprechen, ohne es notwendig zu machen, irgendwelchen gasförmigen Brennstoff aus der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff in die Atmosphäre zu entlüften, um eine Absenkung des Drucks darin zu erreichen. Trotzdem erkennt die vorliegende Offenbarung, dass seltene Umstände eine gewisse Entlüftung von gasförmigem Brennstoff in die Atmosphäre erfordern können, um einen Druckabfall in der Common-Rail für gasförmigen Brennstoff zu erreichen, und das Entlüften von Erdgas in die Atmosphäre wird vom Umfang der vorliegenden Offenbarung mit eingeschlossen, jedoch ist dies eine weniger wünschenswerte Strategie, um einen Druckabfall in der Common-Rail 40 für gasförmigen Brennstoff zu erreichen.
Es sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einschränken soll. Somit wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte der Offenbarung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche gewonnen werden können.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Motors (20), welches folgende Schritte aufweist: Einspritzen von gasförmigem Brennstoff und flüssigem Brennstoff direkt in einen Motorzylinder (22) aus einem Gasdüsenauslasssatz (103) bzw. einem Flüssigkeitsdüsenauslasssatz (104) einer Brennstoffeinspritzvorrichtung (30); Zünden des eingespritzten flüssigen Brennstoffs durch Verdichtung, um den gasförmigen Brennstoff zu zünden; Verhindern einer Leckage von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung (30), indem ein Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer gehalten wird als ein Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff; wobei der Schritt des Verhinderns aufweist, einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus (60) vor und nach einem Übergang (81) auszuführen, und einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus (70) während des Übergangs (81) auszuführen; Einleiten des Übergangs (81) durch Wechsel von einem Zustand mit hoher Brennstoffanforderung bei einer ersten Drehzahl und Belastung zu einem Zustand mit geringer Brennstoffanforderung bei einer zweiten Drehzahl und Belastung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen des ersten Rail-Drucksteueralgorithmus (60) Folgendes aufweist: vor dem Übergang (81) Steuern eines Rail-Druckes für flüssigen Brennstoff auf einen ersten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der ersten Motordrehzahl und Motorbelastung und Steuern eines Rail-Druckes für gasförmigen Brennstoff auf einen ersten Gasdruck, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Druck; und nach dem Übergang (81) Steuern des Rail-Druckes für flüssigen Brennstoff auf einen zweiten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der zweiten Motordrehzahl und Motorbelastung und Steuern des Rail-Druckes für gasförmigen Brennstoff auf einen zweiten Gasdruck, der niedriger ist als der zweite vorbestimmte Druck; und wobei das Ausführen des zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus (70) Folgendes aufweist: während des Übergangs (81) Steuern des Rail-Drucks für flüssigen Brennstoff auf einen Soll-Übergangsdruck, der dem Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus einem Vorspanndruck gleicht, und Steuern des Rail-Druckes für gasförmigen Brennstoff auf den zweiten Gasdruck.
Verfahren nach Anspruch 1, welches einen Schritt des Schließens eines Absperrventils (45) während des Übergangs (81) aufweist, welches strömungsmittelmäßig zwischen einer Common-Rail (40) für gasförmigen Brennstoff und einem Liefersystem (43) für gasförmigen Brennstoff positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches einen Schritt aufweist, gasförmigen Brennstoff und flüssigen Brennstoff in weniger als alle der Vielzahl von Motorzylindern (22) in mindestens einem Motorzyklus während des Übergangs (81) einzuspritzen, wobei das Ausführen des ersten Rail-Drucksteueralgorithmus (60) Folgendes aufweist: vor dem Übergang (81) Steuern eines Rail-Druckes für flüssigen Brennstoff auf einen ersten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der ersten Motordrehzahl und Motorbelastung und Steuern des Rail-Druckes für gasförmigen Brennstoff auf einen ersten Gasdruck, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Druck; und nach dem Übergang (81) Steuern des Rail-Druckes für flüssigen Brennstoff auf einen zweiten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der zweiten Motordrehzahl und Motorbelastung und Steuern des Rail-Druckes für gasförmigen Brennstoff auf einen zweiten Gasdruck, der niedriger ist als der zweite vorbestimmte Druck; und wobei das Ausführen des zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus (70) Folgendes aufweist: während des Übergangs (81) Steuern des Rail-Drucks für flüssigen Brennstoff auf einen Soll-Übergangsdruck, der dem Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus einem Vorspanndruck gleicht, und Steuern des Rail-Druckes für gasförmigen Brennstoff auf den zweiten Gasdruck.
Motor (20), der Folgendes aufweist: Ein Motorgehäuse (21), welches eine Vielzahl von Zylindern (22) aufweist, in denen sich eine Vielzahl von jeweiligen Kolben (23) hin und her bewegt, um ein Verdichtungsverhältnis von mehr als 14:1 zu definieren; eine Common-Rail (40) für gasförmigen Brennstoff und eine Common-Rail (41) für flüssigen Brennstoff, die strömungsmittelmäßig mit jedem von einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen (30) verbunden sind, die jeweils einen Gasdüsenauslasssatz (103) und einen Flüssigkeitsdüsenauslasssatz (104) aufweisen, die zur direkten Einspritzung in einen der Zylinder (22) positioniert sind; Mittel zum Verhindern einer Wanderung bzw. Leckage von gasförmigem Brennstoff in den flüssigen Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung (30), welche eine Steuervorrichtung (50) aufweisen, die konfiguriert ist, um einen ersten Rail-Drucksteueralgorithmus (60) auszuführen, der vor und nach einem Übergang (81) einen Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer hält als einen Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff, und die konfiguriert ist, einen zweiten Rail-Drucksteueralgorithmus (70) auszuführen, der während des Übergangs (81) den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff größer hält als den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff; wobei der Übergang (81) einen Wechsel von einem Zustand mit hoher Brennstoffanforderung bei einer ersten Drehzahl und Belastung auf einen Zustand mit geringer Brennstoffanforderung bei einer zweiten Drehzahl und Belastung aufweist.
Motor (20) nach Anspruch 5, wobei der erste Rail-Drucksteueralgorithmus (60) konfiguriert ist, um vor dem Übergang (81) den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen ersten vorbestimmten Ziel- bzw. Soll-Druck basierend auf der ersten Motordrehzahl und Motorbelastung zu steuern und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen ersten Gasdruck, der niedriger ist als der erste vorbestimmte Soll-Druck; und wobei er konfiguriert ist, nach dem Übergang (81) den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen zweiten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der zweiten Motordrehzahl und Motorbelastung zu steuern und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen zweiten Gasdruck zu steuern, der niedriger ist als der zweite vorbestimmte Druck; und wobei der zweite Rail-Drucksteueralgorithmus (70) konfiguriert ist, während des Übergangs (81) den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen Soll-Übergangsdruck zu steuern, der gleich dem Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus einem Vorspanndruck ist, und wobei er konfiguriert ist, den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf den zweiten Gasdruck zu steuern.
Motor (20) nach Anspruch 5, der ein Absperrventil (45) aufweist, welches strömungsmittelmäßig zwischen der Common-Rail (40) für gasförmigen Brennstoff und einem Liefersystem (43) für gasförmigen Brennstoff positioniert ist; wobei der zweite Drucksteueralgorithmus (70) konfiguriert ist, das Absperrventil (45) während des Übergangs (81) zu schließen.
Motor (20) nach Anspruch 5, wobei der zweite Drucksteueralgorithmus (70) konfiguriert ist, um gasförmigen Brennstoff und flüssigen Brennstoff in weniger als alle von einer Vielzahl von Motorzylindern (22) in mindestens einem Motorzyklus während des Übergangs (81) einzuspritzen.
Motor (20) nach Anspruch 5, wobei der zweite Drucksteueralgorithmus (70) konfiguriert ist, um ein Entlüften von Gas aus einer Common-Rail (40) für gasförmigen Brennstoff in die Atmosphäre während des Übergangs (81) zu vermeiden.
Motor (20) nach Anspruch 9, wobei der erste Rail-Drucksteueralgorithmus (60) konfiguriert ist, um vor dem Übergang (80) einen Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen ersten vorbestimmten Ziel- bzw. Soll-Druck basierend auf der ersten Motordrehzahl und Motorbelastung zu steuern und einen Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen ersten Gasdruck zu steuern, der geringer ist als der erste vorbestimmte Druck; und wobei er konfiguriert ist, um nach, dem Übergang (81) den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen zweiten vorbestimmten Soll-Druck basierend auf der zweiten Motordrehzahl und Motorbelastung zu steuern, und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf einen zweiten Gasdruck zu steuern, der niedriger ist als der zweite vorbestimmte Druck; und wobei der zweite Rail-Drucksteueralgorithmus (70) konfiguriert ist, um während des Übergangs (81) den Rail-Druck für flüssigen Brennstoff auf einen Soll-Übergangsdruck zu steuern, der gleich denn Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff plus einem Vorspanndruck ist, und den Rail-Druck für gasförmigen Brennstoff auf den zweiten Gasdruck zu steuern.