DE102014206369A1 - Regler für variablen Druck für gasförmigen Kraftstoff - Google Patents

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Abstract

Ein System für eine mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Kraftmaschine umfasst Folgendes: einen Tank für gasförmigen Kraftstoff, einen ersten Druckregler, der Folgendes umfasst: eine Hochdruckkammer, die an den Tank für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, eine Niederdruckkammer, die an einen Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine gekoppelt ist, und eine Bezugskammer; einen zweiten Druckregler, der an die Bezugskammer gekoppelt ist; ein erstes Ventil, das die Strömung des Kraftstoffs von dem Tank für gasförmigen Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine steuert; ein zweites Ventil, das die Strömung des Kraftstoffs von dem zweiten Druckregler zu der Bezugskammer steuert; und einen Controller, der einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um die Ventile basierend auf einem Kraftstoffverteiler-Solldruck einzustellen. Auf diese Weise ermöglicht das System wenigstens zwei unterschiedliche Kraftstoffverteilerdrücke, so dass einer Kraftstoff-Spitzenanforderung entsprochen werden kann, ohne einen Spitzendruck des Kraftstoffverteilers zu allen Zeiten aufrechtzuerhalten.

Description

  • Alternative Kraftstoffe sind entwickelt worden, um die steigenden Preise herkömmlicher Kraftstoffe zu lindern und um die Abgasemissionen zu verringern. Gasförmige Kraftstoffe, wie z. B. Erdgas, kommen als ansprechende alternative Kraftstoffe auf. Für Kraftfahrzeuganwendungen kann das Erdgas komprimiert und auf einem hohen Druck als ein Gas in Zylindern gelagert werden. Dann kann ein Druckregler verwendet werden, um das komprimierte Erdgas (CNG) bei niedrigeren Drücken einer Einlassöffnung einer Kraftmaschine oder einer Verbrennungskammer einer Kraftmaschine zuzuführen. Der Druckregler kann diesen gasförmigen Kraftstoff bei einem festen, konstanten Druck der Kraftmaschine zuführen oder kann ein Regler für variablen Druck sein, der den gasförmigen Kraftstoff auf variierenden Drücken der Kraftmaschine bereitstellen kann.
  • Regler für festen Druck werden im Allgemeinen in mit gasförmigen Brennstoffen betriebenen Fahrzeugen verwendet, besitzen aber mehrere Nachteile. Das Zuführen des Kraftstoffs auf einem festen, konstanten Druck begrenzt den Dynamikbereich der zugeordneten Kraftstoffeinspritzdüse. Als solche verbleibt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs selbst bei geringen Kraftstoffanforderungen die gleiche. Dies verursacht, dass die Kraftstoffeinspritzdüse während des gesamten Betriebs hohen Drücken ausgesetzt ist, was die Haltbarkeit der Einspritzdüse beeinflusst. Unter Verwendung eines Reglers für variablen Druck kann im Gegensatz der Dynamikbereich (oder das Herunterregelungsverhältnis) der Einspritzdüse vergrößert werden. Das Bereitstellen von Kraftstoff auf einem geringeren Druck während einer geringen Kraftstoffanforderung ermöglicht eine längere Kraftstoffeinspritzimpulsbreite, die wiederum Einspritzungen einer geringeren wiederholbaren Masse ermöglicht. Ferner ermöglicht das Variieren des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs die Verwendung eines niedrigeren Drucks des gasförmigen Kraftstoffs während des Kaltstarts der Kraftmaschine, wenn nur eine geringfügige Spannung verfügbar sein kann, um die Einspritzdüsen zu öffnen. Außerdem kann ein variierender Druck es ermöglichen, dass seltenen Kraftstoff-Spitzenanforderungen entsprochen wird, ohne dass die Einspritzdüse der Haltbarkeitsherausforderung des Einspritzens des gasförmigen Kraftstoffs unter hohem Druck zu allen Zeiten unterworfen werden muss.
  • Ungeachtet dieser potentiellen Vorteile sind bekannte Regler für variablen Druck teuer und für eine Instabilität anfällig. In einigen Systemen wird die Regelung variablen Drucks z. B. erreicht, indem die Bezugskammer des Reglers dem Druck des Einlasskrümmers ausgesetzt wird. Diese Abhängigkeit vom Druck des Einlasskrümmers begrenzt jedoch die Betriebsfähigkeit des Druckreglers, wenn sich der Unterdruck des Einlasskrümmers nicht innerhalb eines bestimmten Bereichs befindet. In anderen Systemen wird die Druckvariabilität erreicht, indem der Bezugsdruck über ein Ventil von der Hochdruckquelle geändert wird. Als ein weiteres Beispiel verändert ein bekannter Regler für variablen Druck den Druck des gasförmigen Kraftstoffs durch den Betriebszyklus eines Hauptventils zwischen dem Regler und dem Kraftstoffverteiler. Die Systeme, die sich auf ein einziges Ventil stützen, um die Druckregelung auszuführen, wo das Ventil einer Strömung des gasförmigen Kraftstoffs unter hohem Druck unterworfen wird, können jedoch nicht ausreichend robust sein. Ferner erfordern derartige Systeme eine elektronische Druckrückkopplung, um das Ventil in Betrieb zu setzen.
  • In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein System für eine mit gasförmigen Kraftstoff betriebene Kraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: einen Tank für gasförmigen Kraftstoff, einen ersten Druckregler, der Folgendes umfasst: eine Hochdruckkammer, die an den Tank für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, eine Niederdruckkammer, die an einen Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine gekoppelt ist, und eine Bezugskammer; einen zweiten Druckregler, der an die Bezugskammer gekoppelt ist; ein erstes Ventil, das die Kraftstoffströmung von dem Tank für gasförmigen Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine steuert; ein zweites Ventil, das die Kraftstoffströmung von dem zweiten Druckregler zu der Bezugskammer steuert; und einen Controller, der einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um die Ventile basierend auf einem Kraftstoffverteiler-Solldruck einzustellen. Auf diese Weise kann das erste Ventil in Betrieb gesetzt werden, um den gasförmigen Kraftstoff dem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine auf einem Druck zuzuführen, der durch die Eigenschaften des ersten Druckreglers bestimmt ist. Dann kann in Ansprechen auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks das zweite Ventil in Betrieb gesetzt werden. Die Inbetriebnahme des zweiten Ventils ermöglicht, dass der gasförmige Kraftstoff durch den zweiten Druckregler in die Bezugskammer strömt und dadurch den Druck der Bezugskammer und der Niederdruckkammer auf einen Druck erhöht, der durch die Eigenschaften des zweiten Druckreglers bestimmt ist. Folglich ermöglicht das System wenigstens zwei unterschiedliche Kraftstoffverteilerdrücke, so dass der Kraftstoff-Spitzenanforderung entsprochen werden kann, ohne den Spitzendruck des Kraftstoffverteilers zu allen Zeiten aufrechtzuerhalten.
  • In einem weiteren Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren zum Regeln des Drucks des gasförmigen Kraftstoff in einer Kraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: Erhöhen eines Regeldrucks in einer Niederdruckkammer eines ersten Druckreglers durch das steuerbare Vergrößern der Strömung des gasförmigen Kraftstoffs über einen zweiten Druckregler in eine Bezugskammer des ersten Druckreglers. Auf diese Weise können mehrere unterschiedliche Kraftstoffverteilerdrücke durch das Ändern des Drucks in der Bezugskammer des ersten Druckreglers eingestellt werden. Die Strömung des gasförmigen Kraftstoffs kann durch Ventile in Ansprechen auf die Änderungen eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks gesteuert werden, ohne sich auf eine mechanische Druckrückkopplung zu stützen, um die Ventile in Betrieb zu setzen oder außer Betrieb zu nehmen.
  • In einem noch weiteren Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren für einen Kaltstart der Kraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: Schließen eines Ventils, das einen Tank für gasförmigen Kraftstoff an eine Hochdruckkammer eines ersten Reglers für gasförmigen Kraftstoff koppelt, und Öffnen eines Ventils, das einen Kraftstoffverteiler über einen zweiten Regler für gasförmigen Kraftstoff an eine Bezugskammer des ersten Reglers für gasförmigen Kraftstoff koppelt. Auf diese Weise kann der gasförmige Kraftstoff, der in dem Kraftstoffverteiler bereits vorhanden ist, verwendet werden, um einen niedrigen Einspritzdruck herzustellen, der verwendet werden kann, wenn eine geringfügige Spannung verfügbar ist, um die Kraftstoffeinspritzdüsen zu öffnen, da ein geringerer Einspritzdruck eine geringere Öffnungsspannung der Kraftstoffeinspritzdüsen erfordert.
  • Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung leicht erkannt, wenn sie allein oder im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht beabsichtigt, um Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftmaschinensystems, das konfiguriert ist, um mit einem gasförmigen Kraftstoff zu arbeiten.
  • 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Druckregelsystems zum Regeln des Drucks eines Verteilers für gasförmigen Kraftstoff.
  • 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Druckregelsystems zum Regeln des Drucks eines Verteilers für gasförmigen Kraftstoff.
  • 3 zeigt einen Beispielablaufplan auf hoher Ebene zum Steuern der Ventile des Druckregelsystems nach den 2A–B.
  • 4 zeigt beispielhafte Zeitdiagramme, die die Beziehung zwischen den verschiedenen Parametern des Druckregelsystems nach den 2A–B bezüglich der Zeit veranschaulichen.
  • 5A zeigt eine schematische Darstellung eines Druckregelsystems zum Regeln des Drucks eines Verteilers für gasförmigen Kraftstoff.
  • 5B zeigt eine schematische Darstellung eines Druckregelsystems zum Regeln des Drucks eines Verteilers für gasförmigen Kraftstoff.
  • 6 zeigt einen Beispielablaufplan auf hoher Ebene zum Steuern der Ventile des Druckregelsystems nach den 5A–B.
  • 7 zeigt beispielhafte Zeitdiagramme, die die Beziehung zwischen den verschiedenen Parametern des Druckregelsystems nach den 5A–B bezüglich der Zeit veranschaulichen.
  • Es werden Systeme und Verfahren für einen Regler für variablen Druck zum Steuern des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs in einem Kraftstoffverteiler eines mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs, wie z. B. des Fahrzeugs nach 1, bereitgestellt. Der Regler für variablen Druck kann ein oder mehrere Gasdruckregler umfassen, die an ein oder mehrere Ventile gekoppelt sind, wie in den 2A–2B und 5A–5B dargestellt ist. Ein Controller kann konfiguriert sein, um eine Steuerroutine auszuführen, wie z. B. die in den 3 und 6 dargestellten beispielhaften Steuerroutinen. Beispielhafte Zeitdiagramme für die Implementierungen derartiger Systeme und Steuerroutinen sind in den 4 und 7 gezeigt. Auf diese Weise können mehrere Kraftstoffeinspritzdrücke durch mechanische Mittel bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
  • 1A zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 enthält ein Kraftmaschinensystem 8, ein Steuersystem 14 und ein Kraftstoffsystem 18. Das Kraftmaschinensystem 8 kann eine Kraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern 30 enthalten. Die Kraftmaschine 10 enthält einen Kraftmaschineneinlass 23 und einen Kraftmaschinenauslass 25. Der Kraftmaschineneinlass 23 enthält eine Drosselklappe 62, die über einen Einlassdurchgang 42 fluidtechnisch an den Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist. Der Kraftmaschinenauslass 25 enthält einen Auslasskrümmer 48, der zu einem Auslassdurchgang 35 führt, der das Abgas nach dem Durchgang durch eine Abgasreinigungsvorrichtung 70 zur Atmosphäre leitet. Die Kraftmaschine 10 kann ferner ein Kurbelgehäuse 79 enthalten, das eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle einschließt, wobei die Kurbelwelle durch die Bewegung der Kolben der Zylinder 30 angetrieben ist. Es wird erkannt, dass weitere Komponenten in der Kraftmaschine enthalten sein können, wie z. B. verschiedene Ventile und Sensoren.
  • Es ist gezeigt, dass das Steuersystem 14 Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 MAP- und MAF-Sensoren 124 und 125 im Einlass, einen Abgassensor 126 und einen Temperatursensor 127, die sich im Auslass befinden, einen Temperatursensor 128, der sich in der Kraftmaschine befindet, einen Drucksensor 33, der an eine Leitung für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, einen Drucksensor 102, der an einen Verteiler für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, usw. enthalten. Weitere Sensoren, wie z. B. Druck-, Temperatur-, Kraftstoffpegel-, Luft-/Kraftstoffverhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedene Orte in dem Fahrzeugsystem 6 gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel können die Aktuatoren eine Kraftstoffpumpe 21, eine Kraftstoffeinspritzdüse 66, eine Drosselklappe 62, ein Kraftstofftankventil 32 und die Ventile des Druckregelsystems 34 enthalten. Beispiele der Druckregelsysteme sind im Folgenden hinsichtlich der 2A–2B und der 5A–5B weiter beschrieben. Das Steuersystem 14 kann einen Controller 12 enthalten. Der Controller kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und in Ansprechen auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf einer Anweisung oder einem Code, der darin entsprechend einer oder mehreren Routinen programmiert ist, die Aktuatoren auslösen. Beispielsteuerroutinen sind hier bezüglich der 3 und 6 beschrieben.
  • Das Kraftstoffsystem 18 kann einen oder mehrere Kraftstofftanks enthalten. In dem dargestellten Beispiel ist das Kraftstoffsystem ein Zweifachkraftstoffsystem, das einen Hochdruck-Kraftstofftank 20 enthält, der konfiguriert ist, um einen gasförmigen Kraftstoff über ein Druckregelsystem 34 einem Kraftstoffverteiler 52 zuzuführen. Der Kraftstofftank 20 kann konfiguriert sein, um einen gasförmigen Kraftstoff auf einem hohen Druck zu lagern und den Kraftstoff über die Hochdruck-Kraftstoffleitung 94, das Druckregelsystem 34 und die Kraftstoffleitung 50 mit geregeltem Druck der Kraftmaschine 10 zuzuführen. Der gasförmige Kraftstoff kann z. B. komprimiertes Erdgas (CNG), Autogas (LPG), adsorbiertes Erdgas (ANG) oder Wasserstoff-Kraftstoff sein. Der Kraftstofftank 20 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 5000–10.000 psi für Wasserstoff-Kraftstoff) lagern.
  • Der Kraftstofftank 20 kann über eine Kraftstoffbefüllungsöffnung 54 mit gasförmigem Kraftstoff aufgefüllt werden. Ein Rückschlagventil 55 (oder zwei Rückschlagventile in Reihe für die Redundanz) kann (können) zwischen den Kraftstofftank 20 und die Kraftstoffbefüllungsöffnung 54 gekoppelt sein, um die richtige Strömung des Kraftstoffs sicherzustellen. Der Kraftstoff kann von dem Kraftstofftank 20 den Einspritzdüsen der Kraftmaschine 10, wie z. B. der Einspritzdüse 66, über den Kraftstoffverteiler 52 zugeführt werden. Während nur eine einzige Einspritzdüse, die an den Kraftstoffverteiler 52 gekoppelt ist, dargestellt ist, wird erkannt, dass zusätzliche Einspritzdüsen für jeden Zylinder 30 vorgesehen sind. In einem Beispiel, in dem das Kraftstoffsystem 18 ein Direkteinspritzsystem enthält, kann die Einspritzdüse 66 als eine Kraftstoff-Direkteinspritzdüse konfiguriert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem 18 ein Kanaleinspritzsystem enthalten, wobei die Einspritzdüse 66 als eine Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse konfiguriert sein kann. In noch weiteren Ausführungsformen kann jeder Zylinder eine oder mehrere Einspritzdüsen einschließlich einer Direkteinspritzdüse und einer Kanaleinspritzdüse enthalten.
  • Der Kraftstofftank 20 kann an ein Kraftstofftankventil 32 für das Regeln eines Drucks des in die Kraftstoffleitung 94 zugeführten gasförmigen Kraftstoffs gekoppelt sein. Das Kraftstofftankventil 32 kann konfiguriert sein, um den gasförmigen Kraftstoff auf einem Druck, der zum Tankdruck ähnlich ist, in die Kraftstoffleitung 94 zuzuführen. Selbst wenn ein hoher Kraftstoffeinspritzdruck erwünscht ist, kann alternativ das Kraftstofftankventil aktiviert werden und kann ein Druckregelsystem stromabwärts des Ventils gesteuert werden, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf einen ausreichend hohen Druck geregelt wird. Eine derartige Operation kann in den Beispielen bevorzugt sein, in denen eine Hochdruckströmung des gasförmigen Kraftstoffs durch verschiedene Komponenten, die in der Kraftstoffleitung 94 enthalten sein können, (z. B. Filter, Ventile usw.) die Komponenten verschlechtern würde.
  • Der Kraftstofftank 20 kann ferner an ein Druckregelsystem 34 gekoppelt sein, um es zu ermöglichen, dass gasförmiger Kraftstoff dem Kraftstoffverteiler 52 und von dort der Einspritzdüse 66 auf unterschiedlichen Drücken bereitgestellt wird. In einem Beispiel kann der Kraftstofftank 20 gasförmigen Kraftstoff in einem Druckbereich von 10–700 bar lagern, während das Druckregelsystem 34 den Kraftstoffverteilerdruck auf einen variablen Bereich von 2 bis 40 bar (z. B. 2 bis 10 bar für CNG-Kraftstoff) regeln kann. Wie im Folgenden hinsichtlich der 2A–2B und der 5A–5B weiter beschrieben wird, kann das Druckregelsystem 34 an eine Druckentlastungsleitung 92 gekoppelt sein. Die Druckentlastungsleitung 92 kann die Bezugskammer an den Einlasskrümmer und/oder das Kurbelgehäuse und/oder den Kraftstoffdampfkanister und/oder den Einspritzdüsenunterdruck und/oder den Unterdruck der Unterdruckpumpe und/oder die Atmosphäre koppeln.
  • Das Kraftstoffsystem 18 kann außerdem einen Kraftstofftank 22, der konfiguriert ist, um einen Kraftstoff, der chemische und physikalische Eigenschaften besitzt, die von dem gasförmigen Kraftstoff verschieden sind, (z. B. einen flüssigen Kraftstoff) dem Kraftstoffverteiler 53 zuzuführen, enthalten. Während das dargestellte Beispiel separate Kraftstoffverteiler für die zwei unterschiedlichen Kraftstoffe enthält, kann in einigen Beispielen ein gemeinsamer Kraftstoffverteiler verwendet werden. Der Kraftstofftank 22 kann flüssigen Kraftstoff, wie z. B. Benzin, Kraftstoff mit einem Bereich von Alkoholkonzentrationen, verschiedene Benzin-Äthanol-Kraftstoffgemische (z. B. E10, E85) und/oder deren Kombinationen lagern. Wie gezeigt ist, kann der Kraftstofftank 22 an eine Kraftstoffpumpe 21 gekoppelt sein, um den dem Kraftstoffverteiler 53 zugeführten Kraftstoff unter Druck zu setzen. Der Kraftstofftank 22 kann einen Drucksensor 114 enthalten und kann außerdem eine Kraftstoffbefüllungsöffnung 83 enthalten, die verwendet werden kann, um den Kraftstofftank 22 wieder mit flüssigem Kraftstoff zu füllen.
  • Der Kraftstoffverteiler 53 kann an eine Kraftstoffeinspritzdüse 67 gekoppelt sein. Der Kraftstoff kann von dem Kraftstofftank 22 über den Kraftstoffverteiler 53 der Einspritzdüse 67 zugeführt werden. Während nur eine einzige Einspritzdüse, die an jeden Kraftstoffverteiler 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 enthält, kann die Einspritzdüse 67 als Kraftstoff-Direkteinspritzdüse konfiguriert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem 18 ein Kanaleinspritzsystem enthalten, wobei die Einspritzdüse 67 als eine Kraftstoff-Kanaleinspritzdüse konfiguriert sein kann. In noch weiteren Ausführungsformen kann jeder Zylinder eine oder mehrere Einspritzdüsen einschließlich einer Direkteinspritzdüse und einer Kanaleinspritzdüse enthalten.
  • Die Pumpe 21 darf während der Zustände, wenn die Zufuhr flüssigen Kraftstoffs zur Kraftmaschine nicht erwünscht ist, (z. B. während der Ausschalt-Zustände der Kraftmaschine oder während der Zustände, wenn die Zufuhr gasförmigen Kraftstoffs allein zur Kraftmaschine erwünscht ist) keinen Kraftstoff vom Kraftstofftank 22 zum Kraftstoffverteiler 53 pumpen. Ein Kraftstoffverteiler-Drucksensor 103 im Kraftstoffverteiler 53 kann konfiguriert sein, um den aktuellen Kraftstoffverteilerdruck abzutasten und den abgetasteten Wert dem Controller 12 des Steuersystems 14 bereitzustellen. In einigen Beispielen kann die Pumpe 21 basierend auf dem durch den Sensor 103 abgetasteten Kraftstoffverteilerdruck und/oder basierend auf anderen Parameterwerten gesteuert werden. Ferner kann in einigen Ausführungsformen ein (nicht gezeigtes) Rückschlagventil zwischen dem Kraftstofftank 22 und dem Kraftstoffverteiler 53 positioniert sein, um die richtige Strömung des Kraftstoffs von dem Kraftstofftank 22 sicherzustellen.
  • Die 2A und 2B zeigen ausführliche schematische Zeichnungen beispielhafter Druckregelsysteme, wie z. B. des Druckregelsystems 34, das in 1 dargestellt ist. Weitere Beispiele sind in den 5A und 5B gezeigt und werden im Folgenden weiter erörtert. Das Druckregelsystem 34 enthält einen Hochdruckregler 200 und einen Niederdruckregler 201. Der Hochdruckregler 200 enthält eine Hochdruckkammer 84, die gasförmigen Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 94 von dem Kraftstofftank 20 erhält, eine Niederdruckkammer 86, die dem Kraftstoffverteiler 52 über eine geregelte Kraftstoffleitung 50 einen gasförmigen Kraftstoff mit geregeltem Druck bereitstellt, und eine Bezugskammer 88. Ähnlich zu einem mechanischen Druckregler enthält der Hochdruckregler 200 eine Membran 98 und ein Ventil 100. Eine Position des Ventils 100 bezüglich einer Öffnung in der Wand 104, die die Hochdruckkammer 84 und die Niederdruckkammer 86 trennt, bestimmt die Durchflussmenge des Gases von der Hochdruckkammer 84 zu der Niederdruckkammer 86. Die Position des Ventils 100 hängt von den Drücken in der Bezugskammer 88 und der Niederdruckkammer 86 und von einer Federkraft, die durch eine Feder 96 bereitgestellt wird, die an einem Ende an einen Boden des Druckreglers 38 und an dem anderen Ende an einen Boden der Membran 98 gekoppelt ist, ab. Wie der Druck in der Bezugskammer zunimmt, wird ein größerer Druck in der Niederdruckkammer 86 benötigt, um irgendeine gegebene Position des Ventils 100 zu erreichen. Die Hochdruckkammer kann z. B. über die Öffnung mit der Niederdruckkammer in Verbindung stehen, wenn ein Druck in der Bezugskammer einen Schwellenwert übersteigt, wobei der Schwellenwert einem Druck entspricht, bei dem die Membran das Ventil 100 über die Wand 104 hinaus bewegt. Wie der Druck in der Bezugskammer abnimmt, wird in der Niederdruckkammer 86 ein geringerer Druck benötigt, um einen Kraftausgleich zu erreichen.
  • Ungleich mechanischen Druckreglern, die einen Bezugskammerdruck auf einen festen, konstanten Druck steuern, um einen festen, konstanten Regeldruck in einer Niederdruckkammer zu erreichen, koppelt das Druckregelsystem 34 die Niederdruckkammer 201 jedoch an die Bezugskammer 88, was die Variation des Bezugskammerdrucks ermöglicht, wobei der Bezugskammerdruck wiederum den Regeldruck in der Niederdruckkammer 86 verändert.
  • Unter den meisten Bedingungen, wenn der Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff fluidtechnisch an das Druckregelsystem 34 gekoppelt ist, enthält die Hochdruckkammer 84 einen gasförmigen Kraftstoff auf einem höheren Druck als den des gasförmigen Kraftstoffs, der in der Niederdruckkammer 86 enthalten ist. Der gasförmige Kraftstoff, der unter einem hohen Druck in dem Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff gelagert ist, strömt über die Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 zu der Hochdruckkammer 84. Eine Menge des gasförmigen Kraftstoffs in der Hochdruckkammer 84 kann dann durch das Ventil 100 zu der Niederdruckkammer 86 geleitet werden, so dass der Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 niedriger als der Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der Hochdruckkammer 84 ist. Auf diese Weise kann ein gasförmiger Kraftstoff auf einem Druck, der erheblich niedriger als der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 und dem Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff ist, zu einer geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter zum Kraftstoffverteiler 52 geleitet werden.
  • In den in den 2A und 2B gezeigten Beispielen enthält das Druckregelsystem 34 ein primäres Ventil 205. In diesen Beispielen enthält das Druckregelsystem 34 eine sekundäre Kraftstoffleitung 210. Es ist gezeigt, dass der Niederdruckregler 201 und das sekundäre Ventil 215 an die sekundäre Kraftstoffleitung 210 gekoppelt sind. Es ist außerdem gezeigt, dass die Druckentlastungsleitung 92 an die sekundäre Kraftstoffleitung 210 gekoppelt ist. Die Druckentlastungsleitung 92 kann eine Öffnung 220 enthalten. Die Öffnung 220 kann eine Öffnung mit einer festen oder einer variablen Öffnung sein. In einigen Beispielen kann die Öffnung 220 durch ein steuerbares Ventil ersetzt sein.
  • Der Niederdruckregler 201 kann Öffnungen für den Eingangsdruck, den Ausgangsdruck und einen Bezugsdruck enthalten. Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, kann eine Leitung eine Bezugskammer des Niederdruckreglers mit der Atmosphäre verbinden. In weiteren Beispielen kann der Niederdruckregler 201 einen selbstverbundenen Bezugsdruck aufweisen. In diesen Beispielen kann eine Druckentlastungsleitung, die eine konstante undichte Stelle bereitstellt, nicht erforderlich sein, da der Niederdruckregler imstande sein kann, den Druck stromabwärts in der Bezugskammer 88 sowohl zu erhöhen als auch zu verringern.
  • In dem in 2A dargestellten Beispiel ist gezeigt, dass das primäre Ventil 205 stromaufwärts des Abzweigs für die sekundäre Kraftstoffleitung 210 an die Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 gekoppelt ist. Das primäre Ventil 205 kann über die Signale vom Controller 12 in Betrieb gesetzt oder außer Betrieb genommen werden. Wenn befohlen ist, dass das primäre Ventil 205 offen ist, kann der gasförmige Kraftstoff in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 zu der Hochdruckkammer 84 des Hochdruckreglers 200 strömen, wobei er außerdem über die sekundäre Kraftstoffleitung 210 zu dem Niederdruckregler 201 strömen kann.
  • In dem in 2A dargestellten Beispiel ist das sekundäre Ventil 215 stromabwärts des Niederdruckreglers 201 an die sekundäre Kraftstoffleitung 210 gekoppelt. Während das primäre Ventil 205 offen ist, kann, falls das sekundäre Ventil 215 geöffnet ist, der gasförmige Kraftstoff von dem Niederdruckregler in die Bezugskammer 88 des Hochdruckreglers 200 strömen. Auf diese Weise kann der Druck in der Bezugskammer erhöht werden. Der erhöhte Druck in der Bezugskammer erhöht den Druck des Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 (den Regeldruck) auf Grund der Bewegung der Membran 98 zu der Wand 104. Dies erhöht wiederum den Druck des Kraftstoffs, der zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleitet wird. Falls das sekundäre Ventil 215 dann geschlossen wird, kann der gasförmige Kraftstoff über die Öffnung 220 aus der Bezugskammer zu der Druckentlastungsleitung 92 entleert werden. Auf diese Weise kehrt die Bezugskammer zu dem Druck des stationären Zustands zurück, wobei dadurch der Regeldruck in der Niederdruckkammer 86 verringert wird. Dies verringert wiederum den Druck des Kraftstoffs, der zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleitet wird. Der aus der Bezugskammer über das Schließen des sekundären Ventils 215 entleerte gasförmige Kraftstoff kann über die Druckentlastungsleitung 92 zu dem Kraftmaschinensystem 8, z. B. zu dem Einlasskrümmer 44, dem Kurbelgehäuse 79, dem Einspritzdüsenunterdruck oder dem Unterdruck der Unterdruckpumpe, oder zu dem Kraftstofftank-Lagerkanister 27 geleitet werden. Alternativ kann der entleerte gasförmige Kraftstoff zur Atmosphäre abgelassen werden.
  • In dem in 2B dargestellten Beispiel ist das primäre Ventil 205 stromaufwärts des Hochdruckreglers 200 an die geregelte Kraftstoffleitung 50 gekoppelt. Das primäre Ventil 205 kann über die Signale vom Controller 12 in Betrieb gesetzt oder außer Betrieb genommen werden. Wenn das primäre Ventil 205 an die geregelte Kraftstoffleitung gekoppelt ist, kann es als ein Absperrventil des Kraftstoffverteilers funktionieren, wobei es geschlossen werden kann, um die Verbindung zwischen dem Druckregelsystem 34 und dem Kraftstoffverteiler 52 während der Bedingungen zu verhindern, wenn die Zufuhr gasförmigen Kraftstoffs zur Kraftmaschine nicht erwünscht ist (z. B. während der Bedingungen einer ausgeschalteten Kraftmaschine oder während der Bedingungen, wo die Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs allein zu der Kraftmaschine erwünscht ist). Andernfalls kann das primäre Ventil 205 geöffnet werden, so dass der Kraftstoff von dem Druckregelsystem 34 dem Kraftstoffverteiler 52 zugeführt werden kann. Im Gegensatz zu den Ventilen in den Systemen, die den Kraftstoffverteilerdruck über den Betriebszyklus eines Ventils zwischen einem Druckregler und einem Kraftstoffverteiler variieren, kann das primäre Ventil 205 ein einfaches Ventil sein, das nur in einen vollständig offenen oder in einen vollständig geschlossenen Zustand steuerbar ist und das nicht dazu dient, den Druck des dem Kraftstoffverteiler zugeführten Kraftstoffs zu variieren. In anderen Beispielen kann das Druckregelsystem 34 jedoch das primäre Ventil 205 basierend auf der Rückkopplung von dem Drucksensor des Kraftstoffverteilers zyklisch betreiben, so dass das Ventil während ausgewählter Betriebsbedingungen im Zusammenhang mit anderen Druckregelmechanismen der Systeme arbeitet oder die anderen Druckregelmechanismen der Systeme ersetzt.
  • In dem in 2B dargestellten Beispiel ist das sekundäre Ventil 215 stromaufwärts des Niederdruckreglers 201 an die sekundäre Kraftstoffleitung 210 gekoppelt. Während das primäre Ventil 205 offen ist, kann, falls das sekundäre Ventil 215 geöffnet ist, gasförmiger Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zu dem Niederdruckregler und weiter in die Bezugskammer 88 des Hochdruckreglers 200 strömen. Auf diese Weise kann der Druck in der Bezugskammer erhöht werden. Der erhöhte Druck in der Bezugskammer erhöht den Druck des Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 (den Regeldruck) aufgrund der Bewegung der Membran 98 zu der Wand 104. Dies erhöht wiederum den Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs. Falls das sekundäre Ventil 215 dann geschlossen wird, kann der gasförmige Kraftstoff aus der Bezugskammer über die Öffnung 220 zu der Druckentlastungsleitung 92 entleert werden. Auf diese Weise kehrt die Bezugskammer zu dem Druck des stationären Zustands zurück, wobei dadurch der Regeldruck in der Niederdruckkammer 86 verringert wird. Dies verringert wiederum den Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs. Durch das Schließen des Ventils 215 endet das Auffüllen der Bezugskammer 88, wobei die Bezugskammer 88 auf den gleichen Druck, wie er durch die Leitung 92 gesehen wird, ins Gleichgewicht gebracht wird. Der aus der Bezugskammer 88 über die Druckentlastungsleitung 92 entleerte gasförmige Kraftstoff kann zu dem Kraftmaschinensystem 8, z. B. zu dem Einlasskrümmer 44, dem Kurbelgehäuse 79, dem Krümmerunterdruck, dem Unterdruck der Unterdruckpumpe oder zu dem Kraftstofftank-Lagerkanister 27, geleitet werden. Alternativ kann der entleerte gasförmige Kraftstoff zur Atmosphäre abgelassen werden.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die Begriffe "Hochdruckregler" und "Niederdruckregler" (und/oder "Regler für einen höheren Druck" und "Regler für einen niedrigeren Druck") hier verwendet werden, um die Regler hinsichtlich der relativen Drücke des gasförmigen Kraftstoffs, der aus den Reglern austritt, zu beschreiben. Mit anderen Worten, unter den meisten Umständen ist der gasförmige Kraftstoff, der aus dem Hochdruckregler austritt, auf einen höheren Druck als der gasförmige Kraftstoff, der aus dem Niederdruckregler austritt, geregelt. In einem Beispiel kann der Hochdruckregler ein 7-bar-Regler sein und kann der Niederdruckregler ein 3-bar-Regler sein. In den in den 2A und 2B dargestellten Beispielen tritt der gasförmige Kraftstoff, der aus der Niederdruckkammer 86 austritt, auf einem Druck von 7 bar aus, falls das primäre Ventil 205 offen ist und das sekundäre Ventil 215 geschlossen ist. Falls das sekundäre Ventil 215 dann offen ist, strömt der gasförmige Kraftstoff auf einem Druck von 3 bar in die Bezugskammer 88. Der gasförmige Kraftstoff, der aus der Niederdruckkammer 86 austritt, tritt wiederum auf einem Druck von 10 bar aus.
  • Das Druckregelsystem 34 kann den Kraftstoffverteilerdruck basierend auf einer elektronischen Rückkopplung von dem Kraftstoffverteiler regeln. Der Drucksensor 102 des Kraftstoffverteilers kann konfiguriert sein, um den aktuellen Kraftstoffverteilerdruck abzutasten und den abgetasteten Wert dem Controller 12 des Steuersystems 14 bereitzustellen. Falls der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck nicht innerhalb eines Bereichs eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks liegt, der basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt wird, kann der Controller die Ventile 205 und 215 steuern, um den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erreichen. Eine beispielhafte Steuerroutine für die beispielhaften Druckregelsysteme, die in den 2A und 2B dargestellt sind, ist in 3 gezeigt.
  • Sowohl die in den 2A und 2B gezeigten Regler für einen variablen Druck (als auch die in den 5A und 5B gezeigten Regler für einen variablen Druck) können ein System für eine mit gasförmigen Kraftstoff betriebene Kraftmaschine ermöglichen, das Folgendes umfasst: einen Tank für gasförmigen Kraftstoff, einen ersten Druckregler, der Folgendes umfasst: eine Hochdruckkammer, die an den Tank für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, eine Niederdruckkammer, die an einen Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine gekoppelt ist, und eine Bezugskammer; einen zweiten Druckregler, der an die Bezugskammer gekoppelt ist; ein erstes Ventil, das die Strömung des Kraftstoffs von dem Tank für gasförmigen Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine steuert; ein zweites Ventil, das die Strömung des Kraftstoffs von dem zweiten Druckregler zu der Bezugskammer steuert; und einen Controller, der einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um die Ventile basierend auf einem Kraftstoffverteiler-Solldruck einzustellen. In einigen Beispielen ist der erste Druckregler ein Regler für einen höheren Druck und ist der zweite Druckregler ein Regler für einen niedrigeren Druck. Das System kann ferner eine erste Kraftstoffleitung, die den Tank für gasförmigen Kraftstoff an die Hochdruckkammer koppelt, und eine zweite Kraftstoffleitung, die den Tank für gasförmigen Kraftstoff über den zweiten Druckregler und das zweite Ventil an die Bezugskammer koppelt, umfassen und kann ferner eine Druckentlastungsleitung umfassen, die stromabwärts des zweiten Druckreglers und des zweiten Ventils und stromaufwärts der Bezugskammer an die zweite Kraftstoffleitung gekoppelt ist. Der Controller kann ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthalten, um, wenn das erste Ventil in Betrieb gesetzt wird, das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks in Betrieb zu setzen, und kann ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthalten, um, wenn das erste und das zweite Ventil in Betrieb gesetzt sind, das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Abnahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks außer Betrieb zu nehmen.
  • In einigen Beispielen wird der aus der Bezugskammer durch die Druckentlastungsleitung entleerte Kraftstoff zu der Kraftmaschine für die Verbrennung geleitet. Das System kann ferner eine erste Kraftstoffleitung, die die Niederdruckkammer an den Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine koppelt, und eine zweite Kraftstoffleitung, die den Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine über den zweiten Druckregler und das zweite Ventil an die Bezugskammer koppelt, umfassen und kann ferner eine Druckentlastungsleitung umfassen, die stromabwärts des zweiten Druckreglers und des zweiten Ventils und stromaufwärts der Bezugskammer an die zweite Kraftstoffleitung gekoppelt ist. Der Controller kann ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthalten, um das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks in Betrieb zu setzen, und kann ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthalten, um das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Abnahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks außer Betrieb zu nehmen.
  • Auf diese Weise kann das erste Ventil in Betrieb gesetzt werden, um gasförmigen Kraftstoff auf einem Druck, der durch die Eigenschaften des ersten Druckreglers bestimmt ist, dem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine zuzuführen. Dann kann in Ansprechen auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks das zweite Ventil in Betrieb gesetzt werden. Die Inbetriebnahme des zweiten Ventils ermöglicht, dass gasförmiger Kraftstoff durch den zweiten Druckregler in die Bezugskammer strömt und dadurch den Druck der Bezugskammer und der Niederdruckkammer auf einen Druck erhöht, der durch die Eigenschaften des zweiten Druckreglers bestimmt ist. Folglich ermöglicht das System wenigstens zwei unterschiedliche Kraftstoffverteilerdrücke, so dass der Kraftstoff-Spitzenanforderung entsprochen werden kann, ohne den Spitzendruck des Kraftstoffverteilers zu allen Zeiten aufrechtzuerhalten.
  • 3 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene für ein Beispielverfahren 350 für einen Gasdruckregler für ein System für gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. das in 1 dargestellte Kraftstoffsystem, das einen Druckregler für gasförmigen Kraftstoff enthält, wie z. B. das Druckregelsystem 34, wie es in den 2A und 2B dargestellt ist. Das Verfahren 350 kann durch den Controller 12 ausgeführt werden und kann ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug arbeitet, oder bei einem Schlüsseleinschaltereignis ausgeführt werden. Das Verfahren 350 kann bei 355 durch das Bestimmen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine beginnen. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können gemessen, geschätzt oder abgeleitet werden und können sowohl verschiedene Fahrzeugbedingungen, wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, als auch verschiedene Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. den Betriebsmodus der Kraftmaschine, die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur, die Abgastemperatur, das Aufladungsniveau, den MAP, den MAF, die Drehmomentanforderung, die Pferdestärke-Anforderung usw., enthalten.
  • Das Verfahren 350 kann bei 360 weitergehend das Bestimmen enthalten, ob sich das Fahrzeug in einem Betriebsmodus mit gasförmigem Kraftstoff befindet oder ob das Fahrzeug im Begriff ist, in einen Modus mit gasförmigem Kraftstoff einzutreten. Der Modus mit gasförmigem Kraftstoff kann einen Modus nur mit gasförmigem Kraftstoff, einen bivalenten Betriebsmodus, einen Hybrid-Elektromodus mit gasförmigem Kraftstoff oder einen anderen Betriebsmodus, bei dem gasförmiger Kraftstoff in wenigstens einen Verbrennungszylinder eingespritzt wird, enthalten.
  • Falls das Fahrzeug nicht in einem Modus mit gasförmigem Kraftstoff arbeitet und das Fahrzeug nicht bevorstehend in einen Modus mit gasförmigem Kraftstoff eintritt, kann das Verfahren 350 zu 365 weitergehen. Bei 365 kann das Verfahren 350 enthalten, das primäre und das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff (z. B. das primäre Ventil 205 für gasförmigen Kraftstoff und das sekundäre Ventil 215 für gasförmigen Kraftstoff, wie in den 2A und 2B dargestellt ist) zu schließen oder geschlossen aufrechtzuerhalten. Falls irgendeines oder beide Ventile offen sind, kann der Controller 12 die Ventile geschlossen in Betrieb setzen, wobei der Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff von dem Verteiler 52 für gasförmigen Kraftstoff entkoppelt wird. Dann kann das Verfahren 350 enden.
  • Falls sich das Fahrzeug in einem Modus mit gasförmigem Kraftstoff befindet oder im Begriff ist, in einen Modus mit gasförmigem Kraftstoff einzutreten, kann das Verfahren 350 zu 370 weitergehen. Bei 370 kann das Verfahren 350 das Öffnen des primären Ventils 205 für gasförmigen Kraftstoff enthalten. Das Öffnen des primären Ventils 205 für gasförmigen Kraftstoff koppelt den Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff an den Verteiler 52 für gasförmigen Kraftstoff und ermöglicht es, dass gasförmiger Kraftstoff auf einem Druck, der durch den Hochdruckregler 200 bestimmt ist, in die geregelte Kraftstoffleitung 50 eintritt.
  • Bei 375 kann das Verfahren 350 das Bestimmen enthalten, ob der Kraftstoffverteiler-Solldruck größer als ein Schwellenwert ist. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. dem Kraftmaschinenmodus, den verfügbaren Kraftstoffpegeln, der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, der Kraftmaschinen-Leistungsanforderung usw., berechnet oder geschätzt werden. Der Schwellendruck des Kraftstoffverteilers kann ein vorgegebener Wert sein oder kann als eine Funktion der aktuellen Kraftmaschinenbedingungen berechnet werden. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck nicht größer als der Schwellendruck ist, kann das Verfahren 350 zu 380 weitergehen.
  • Bei 380 kann das Verfahren 350 enthalten, das sekundäre Ventil 215 für gasförmigen Kraftstoff zu schließen oder geschlossen aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise wird der Niederdruckregler 201 von der Bezugskammer 88 entkoppelt. Falls gasförmiger Kraftstoff in die Bezugskammer 88 geleitet worden ist, kann der Kraftstoff dann aus der Bezugskammer 88 über die Öffnung 220 durch die Druckentlastungsleitung 92 ausströmen. Auf diese Weise erhält die Bezugskammer 88 einen Druck, der im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck ist. Dies verursacht wiederum, dass der Druck in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 weg von der Wand 104 fällt. Der in die geregelte Kraftstoffleitung 50 und weiter zum Kraftstoffverteiler 52 eintretende gasförmige Kraftstoff wird wiederum auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem vorgegebenen Wert für den Hochdruckregler 200 ist, zugeführt. Dann kann das Verfahren 350 enden.
  • Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck größer als der Schwellendruck ist, kann das Verfahren 350 zu 385 weitergehen. Bei 385 kann das Verfahren 350 enthalten, das sekundäre Ventil 215 für gasförmigen Kraftstoff zu öffnen oder offen aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise ist der Niederdruckregler 201 an die Bezugskammer 88 gekoppelt. Der Kraftstoff aus dem Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff kann über die sekundäre Kraftstoffleitung 210 in den Niederdruckregler 201 eintreten. Dies verursacht wiederum, dass der Druck in der Bezugskammer 88 um einen Betrag zunimmt, der im Wesentlichen gleich dem vorgegebenen Wert für den Niederdruckregler 201 ist. Dies erhöht ferner den Druck in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 zu der Wand 104. Dies erhöht wiederum den Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs. Der Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs kann im Wesentlichen gleich der Summe aus den vorgegebenen Werten des Hochdruckreglers 200 und des Niederdruckreglers 201 sein. Dann kann das Verfahren 350 enden.
  • Das Verfahren 350 kann ferner das Bestimmen enthalten, ob der Kraftstoffverteiler-Solldruck über dem Schwellendruck bleibt. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck über dem Schwellendruck bleibt, kann das Verfahren 350 enthalten, das primäre und das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff in offener Anordnung aufrechtzuerhalten. Dann kann das Verfahren 350 enden. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck unter den Schwellenwert gefallen ist, kann das Verfahren 350 das Schließen des sekundären Ventils 215 für gasförmigen Kraftstoff enthalten. Auf diese Weise wird der Niederdruckregler 201 von der Bezugskammer 88 entkoppelt. Der gasförmige Kraftstoff kann dann aus der Bezugskammer 88 über die Öffnung 220 durch die Druckentlastungsleitung 92 ausströmen. Auf diese Weise erhält die Bezugskammer 88 einen Druck, der in Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck oder dem durch die Entlastungsleitung 92 gesehenen Druck ist. Dies verursacht wiederum, dass der Druck in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 weg von der Wand 104 fällt. Der in die geregelte Kraftstoffleitung 50 und weiter in den Kraftstoffverteiler 52 eintretende gasförmige Kraftstoff wird wiederum auf einem Druck zugeführt, der im Wesentlichen gleich dem vorgegebenen Wert für den Hochdruckregler 200 ist. Dann kann das Verfahren 350 enden.
  • Sowohl der in 3 gezeigte Ablaufplan auf hoher Ebene (als auch die in den 6 und 8 gezeigten Ablaufpläne auf hoher Ebene) können ein oder mehrere Verfahren ermöglichen. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum Regeln des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs in einer Kraftmaschine Folgendes: Erhöhen eines Regeldrucks in einer Niederdruckkammer eines ersten Druckreglers durch das steuerbare Vergrößern der Strömung des gasförmigen Kraftstoffs über einen zweiten Druckregler in eine Bezugskammer des ersten Druckreglers. In einigen Beispielen erhöht das Erhöhen des Regeldrucks in der Niederdruckkammer des ersten Druckreglers ferner den Druck des gasförmigen Kraftstoffs in einem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine. Das Verfahren kann ferner das Verringern eines Regeldrucks in der Niederdruckkammer des ersten Druckreglers durch das Schließen eines ersten Ventils umfassen, das die Bezugskammer über den zweiten Druckregler an einen Tank für gasförmigen Kraftstoff koppelt. In einigen Beispielen umfasst das Verringern eines Regeldrucks in der Niederdruckkammer des ersten Druckreglers ferner das Entleeren des gasförmigen Kraftstoffs aus der Bezugskammer durch eine Druckentlastungsleitung. In einigen Beispielen sind die Bezugskammer und der zweite Druckregler über ein zweites Ventil an den Kraftstoffverteiler gekoppelt. Das Verfahren kann ferner das Einstellen des Regeldrucks in der Niederdruckkammer basierend auf einem Kraftstoffverteiler-Solldruck umfassen. In einigen Beispielen koppelt das zweite Ventil den zweiten Druckregler und die Bezugskammer an die Druckentlastungsleitung.
  • Auf diese Weise können mehrere unterschiedliche Kraftstoffverteilerdrücke eingestellt werden, indem der Druck in der Bezugskammer des ersten Druckreglers geändert wird. Die Strömung des gasförmigen Kraftstoffs kann durch Ventile in Ansprechen auf die Änderungen des Kraftstoffverteiler-Solldrucks gesteuert werden, ohne sich auf eine mechanische Druckrückkopplung zu stützen, um die Ventile in Betrieb zu setzen oder außer Betrieb zu nehmen.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Zeitdiagramm 400, das die Beziehung zwischen den verschiedenen Parametern des Druckregelsystems nach den 2A–B bezüglich der Zeit veranschaulicht. Das Zeitdiagramm kann für eine beispielhafte Druckregelroutine repräsentativ sein, wie z. B. das in 3 dargestellte Verfahren 350. Das Zeitdiagramm 400 enthält die graphische Darstellung 410 des aktuellen Kraftstoffverteilerdrucks, die graphische Darstellung 420 des Kraftstoffverteiler-Solldrucks, die graphische Darstellung 430 des Zustands des primären Ventils und die graphische Darstellung 440 des Zustands des sekundären Ventils.
  • Vor t0 kann die Kraftmaschine ausgeschaltet sein oder in einem Modus laufen, der die Einspritzung gasförmigen Kraftstoffs nicht erfordert. Bei t0 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck von 0 auf einen Wert zu, der kleiner als der Schwellenwert 425 ist. In Ansprechen auf diese Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird ein primäres Ventil für gasförmigen Kraftstoff in Betrieb gesetzt, wie durch die graphische Darstellung 430 gezeigt ist. Wie durch die graphische Darstellung 410 gezeigt ist, verursacht die Inbetriebnahme des primären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zunimmt. In diesem Beispiel ist die Inbetriebnahme des primären Ventils zum Öffnen des Ventils bei einem Arbeitszyklus von 100 % äquivalent. In einigen Beispielen kann das Ventil bei verschiedenen Arbeitszyklen geöffnet werden, um den Kraftstoffverteilerdruck weiter zu steuern.
  • Bei t1 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf einen Wert zu, der größer als der Schwellenwert 425 ist. Dies kann auf eine Änderung der Betriebsbedingungen zurückzuführen sein, z. B. eine vergrößerte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung. In Ansprechen auf die Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird ein sekundäres Ventil für gasförmigen Kraftstoff in Betrieb gesetzt, wie durch die graphische Darstellung 440 gezeigt ist. Gleichzeitig wird das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff offen aufrechterhalten. Wie durch die graphische Darstellung 410 gezeigt ist, verursacht die Inbetriebnahme des sekundären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zunimmt. In diesem Beispiel ist die Inbetriebnahme des sekundären Ventils zum Öffnen des Ventils bei einem Arbeitszyklus von 100 % äquivalent. In einigen Beispielen kann das Ventil bei verschiedenen Arbeitszyklen geöffnet werden, um den Kraftstoffverteilerdruck weiter zu steuern. Wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist, verursacht die Inbetriebnahme des sekundären Ventils, dass gasförmiger Kraftstoff in die Bezugskammer des Hochdruck-Kraftstoffreglers strömt, was den Druck des in den Kraftstoffverteiler eintretenden gasförmigen Kraftstoffs erhöht.
  • Zum Zeitpunkt t2 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf einen Wert ab, der kleiner als der Schwellenwert 425 ist. Dies kann auf eine Änderung der Betriebsbedingungen zurückzuführen sein, z. B. eine verringerte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung. In Ansprechen auf die Verringerung des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff geschlossen, wie durch die graphische Darstellung 440 gezeigt ist. Gleichzeitig wird das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff offen aufrechterhalten. Wie durch die graphische Darstellung 410 gezeigt ist, verursacht das Schließen des sekundären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck abnimmt. Wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist, verursacht das Schließen des sekundären Ventils, dass der gasförmige Kraftstoff aus der Bezugskammer des Hochdruck-Kraftstoffreglers durch eine Druckentlastungsleitung ausströmt. Dies verringert den Druck des gasförmigen Kraftstoffs, der in den Kraftstoffverteiler eintritt.
  • Zum Zeitpunkt t3 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf 0 ab. Dies kann auf eine Änderung der Betriebsbedingungen zurückzuführen sein, z. B. ein Schlüsselausschaltereignis oder das Wechseln der Betriebsmodi. In Ansprechen auf die Abnahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff geschlossen, wie durch die graphische Darstellung 430 gezeigt ist. Das Schließen des primären Ventils für gasförmigen Kraftstoff entkoppelt den Tank für gasförmigen Kraftstoff von dem Verteiler für gasförmigen Kraftstoff. Wie durch die graphische Darstellung 410 gezeigt ist, verursacht das Schließen des primären Ventils für gasförmigen Kraftstoff, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf 0 abnimmt.
  • Die 5A und 5B zeigen ausführliche schematische Zeichnungen alternativer beispielhafter Druckregelsysteme, wie z. B. des in 1 dargestellten Druckregelsystems 34. Wie hinsichtlich der 2A und 2B beschrieben worden ist, enthält das Druckregelsystem 34 einen Hochdruckregler 300 und einen Niederdruckregler 301. Der Hochdruckregler 300 enthält eine Hochdruckkammer 84, die gasförmigen Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 94 von dem Kraftstofftank 20 erhält, eine Niederdruckkammer 86, die gasförmigen Kraftstoff mit geregeltem Druck über die geregelte Kraftstoffleitung 50 dem Kraftstoffverteiler 52 bereitstellt, und eine Bezugskammer 88. Der Hochdruckregler 300 enthält eine Membran 98 und ein Ventil 100. Eine Position des Ventils 100 bezüglich einer Öffnung in der Wand 104, die die Hochdruckkammer 84 und die Niederdruckkammer 86 trennt, bestimmt die Durchflussmenge des Gases von der Hochdruckkammer 84 zu der Niederdruckkammer 86. Die Position des Ventils 100 hängt von den Drücken in der Bezugskammer 88 und der Niederdruckkammer 86 und einer Federkraft, die durch eine Feder 96 bereitgestellt wird, die an einem Ende an einen Boden des Druckreglers 38 und an dem anderen Ende an einen Boden der Membran 98 gekoppelt ist, ab. Wie der Druck in der Bezugskammer zunimmt, wird ein größerer Druck in der Niederdruckkammer 86 benötigt, um irgendeine gegebene Position des Ventils 100 zu erreichen. In diesen Beispielen koppelt das Druckregelsystem 34 den Niederdruckregler 301 an die Bezugskammer 88, was die Variation des Drucks der Bezugskammer ermöglicht, wobei der Druck der Bezugskammer wiederum den Regeldruck in der Niederdruckkammer 86 variiert.
  • Wie oben bezüglich der 2A und 2B beschrieben worden ist, enthält unter den meisten Bedingungen, wenn der Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff fluidtechnisch an das Kraftstoffdruck-Regelsystem 34 gekoppelt ist, die Hochdruckkammer 84 gasförmigen Kraftstoff auf einem höheren Druck als den des gasförmigen Kraftstoffs, der in der Niederdruckkammer 86 enthalten ist. Der unter einem hohen Druck in dem Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff gelagerte gasförmige Kraftstoff strömt über die Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 in die Hochdruckkammer 84. Eine Menge des gasförmigen Kraftstoffs in der Hochdruckkammer 84 kann dann durch das Ventil 100 zur Niederdruckkammer 86 geleitet werden, so dass der Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 niedriger als der Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der Hochdruckkammer 84 ist. Auf diese Weise kann der gasförmige Kraftstoff auf einem Druck, der erheblich niedriger als der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 und dem Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff ist, zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter zum Kraftstoffverteiler 52 geleitet werden.
  • In dem in 5A gezeigten Beispiel enthält das Druckregelsystem 34 ein primäres Ventil 305. In diesem Beispiel enthält das Druckregelsystem 34 eine sekundäre Kraftstoffleitung 310. Es ist gezeigt, dass der Niederdruckregler 301 und das sekundäre Ventil 315 an die sekundäre Kraftstoffleitung 310 gekoppelt sind. Es ist außerdem gezeigt, dass die Druckentlastungsleitung 92 an die sekundäre Kraftstoffleitung 310 gekoppelt ist. Die Druckentlastungsleitung 92 kann eine Öffnung 320 enthalten. Die Öffnung 320 kann eine Öffnung mit einer festen oder einer variablen Öffnung sein. In einigen Beispielen kann die Öffnung 320 durch ein steuerbares Ventil ersetzt sein.
  • Der Niederdruckregler 301 kann Öffnungen für den Eingangsdruck, den Ausgangsdruck und einen Bezugsdruck enthalten. Wie in den 5A und 5B gezeigt ist, kann eine Leitung eine Bezugskammer des Niederdruckreglers mit der Atmosphäre verbinden. In weiteren Beispielen kann der Niederdruckregler 301 einen selbstverbundenen Bezugsdruck aufweisen. In diesen Beispielen kann eine Druckentlastungsleitung, die eine konstante undichte Stelle bereitstellt, nicht erforderlich sein, da der Niederdruckregler imstande sein kann, den Druck stromabwärts in der Bezugskammer 88 sowohl zu erhöhen als auch zu verringern.
  • In den in den 5A und 5B dargestellten Beispielen ist gezeigt, dass das primäre Ventil 305 stromaufwärts des Hochdruckreglers 300 an die Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 gekoppelt ist. Das primäre Ventil 305 kann über die Signale vom Controller 12 in Betrieb gesetzt und außer Betrieb genommen werden. Wenn befohlen ist, dass das primäre Ventil 305 offen ist, kann der gasförmige Kraftstoff in der Hochdruck-Kraftstoffleitung 94 zu der Hochdruckkammer 84 des Hochdruckreglers 300 strömen. Das primäre Ventil 305 kann als ein Absperrventil des Kraftstoffverteilers funktionieren, wobei es geschlossen sein kann, um die Verbindung zwischen dem Druckregelsystem 34 und dem Kraftstoffverteiler 52 während der Bedingungen zu verhindern, wenn die Zufuhr gasförmigen Kraftstoffs zur Kraftmaschine nicht erwünscht ist (z. B. während der Bedingungen einer ausgeschalteten Kraftmaschine oder während der Bedingungen, wo die Zufuhr des flüssigen Kraftstoffs allein zu der Kraftmaschine erwünscht ist). Andernfalls kann das primäre Ventil 305 geöffnet sein, so dass der Kraftstoff von dem Druckregelsystem 34 dem Kraftstoffverteiler 52 zugeführt werden kann. Im Gegensatz zu den Ventilen in den Systemen, die den Kraftstoffverteilerdruck über den Betriebszyklus eines Ventils zwischen einem Druckregler und einem Kraftstoffverteiler variieren, kann das primäre Ventil 305 ein einfaches Ventil sein, das nur in einen vollständig offenen oder in einen vollständig geschlossenen Zustand steuerbar ist und das nicht dazu dient, den Druck des dem Kraftstoffverteiler zugeführten Kraftstoffs zu variieren. In anderen Beispielen kann das Druckregelsystem 34 jedoch das primäre Ventil 205 basierend auf der Rückkopplung von dem Drucksensor des Kraftstoffverteilers zyklisch betreiben, so dass das Ventil während ausgewählter Betriebsbedingungen im Zusammenhang mit anderen Druckregelmechanismen der Systeme arbeitet oder die anderen Druckregelmechanismen der Systeme ersetzt.
  • In dem in 5A dargestellten Beispiel ist das sekundäre Ventil 315 stromabwärts des Niederdruckreglers 301 an die sekundäre Kraftstoffleitung 310 gekoppelt. Wenn das sekundäre Ventil 315 geöffnet ist, kann gasförmiger Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler durch den Niederdruckregler 301 in die Bezugskammer 88 des Hochdruckreglers 300 strömen. Auf diese Weise kann der Druck in der Bezugskammer erhöht werden. Der erhöhte Druck in der Bezugskammer erhöht den Druck des Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 (den Regeldruck) auf Grund der Bewegung der Membran 98 zu der Wand 104. Dies erhöht wiederum den Druck des Kraftstoffs, der zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleitet wird. Durch das Schließen des Ventils 315 endet das Auffüllen der Bezugskammer 88, wobei die Bezugskammer 88 auf den gleichen Druck, wie er durch die Leitung 92 gesehen wird, ins Gleichgewicht gebracht wird. Der aus der Bezugskammer 88 über die Druckentlastungsleitung 92 entleerte gasförmige Kraftstoff kann zu dem Kraftmaschinensystem 8, z. B. zu dem Einlasskrümmer 44, dem Kurbelgehäuse 79, dem Krümmerunterdruck, dem Unterdruck der Unterdruckpumpe oder zu dem Kraftstofftank-Lagerkanister 27, geleitet werden. Alternativ kann der entleerte gasförmige Kraftstoff zur Atmosphäre abgelassen werden.
  • Auf diese Weise kann das in 5A dargestellte Druckregelsystem den Kraftstoffverteilerdruck verwenden, um den Druck in der Bezugskammer einzustellen. Durch das Steuern der Position der Ventile 305 und 315 kann wiederum der Druck in der geregelten Kraftstoffleitung 50 gesteuert werden. Falls das primäre Ventil 305 geschlossen ist und das sekundäre Ventil 315 außerdem geschlossen ist, gibt es keine Nettoströmung des gasförmigen Kraftstoffs zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 oder zu dem Kraftstoffverteiler 52. Falls das primäre Ventil 305 geschlossen ist und das sekundäre Ventil 315 offen ist, kann der gasförmige Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler 52 über die sekundäre Kraftstoffleitung 310 zur Bezugskammer 88 strömen. Auf diese Weise geht der gasförmige Kraftstoff durch den Niederdruckregler 301 hindurch. Dies erhöht wiederum den Druck in der Bezugskammer 88, was den Druck der Niederdruckkammer 86 erhöht. Die Erhöhung des Drucks der Niederdruckkammer 86 führt zu einem erhöhten Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter im Kraftstoffverteiler 52 auf einem Druck, der in Wesentlichen gleich dem festgelegten Wert für den Niederdruckregler 301 ist. Diese Konfiguration, wenn das primäre Ventil 305 geschlossen ist und das sekundäre Ventil 315 offen ist, kann zu einer ersten, Niederdruckeinstellung führen, die in den Situationen mit dem Betrieb bei einem geringen Kraftstoffverteilerdruck, z. B. in extremen Kaltstartsituationen, gewählt werden kann.
  • In einem weiteren Szenario wird die Bezugskammer 88 mit dem Atmosphärendruck ins Gleichgewicht gebracht, falls das primäre Ventil 305 offen und das sekundäre Ventil 315 geschlossen ist. Der gasförmige Kraftstoff strömt aus dem Kraftstofftank zur Hochdruckkammer 84, wobei der gasförmige Kraftstoff auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem festgelegten Wert für den Hochdruckregler 300 ist, von der Niederdruckkammer zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter zum Kraftstoffverteiler 52 strömt. Diese Konfiguration, wenn das primäre Ventil 305 offen ist und das sekundäre Ventil 315 geschlossen ist, kann zu einer zweiten, Standarddruckeinstellung führen, die unter normalen Betriebsbedingungen ausgewählt werden kann.
  • In einem weiteren Szenario, falls das primäre Ventil 305 offen ist und das sekundäre Ventil 315 offen ist, strömt gasförmiger Kraftstoff von dem Kraftstofftank zur Hochdruckkammer 84 und strömt gasförmiger Kraftstoff vom Kraftstoffverteiler über die sekundäre Kraftstoffleitung 310 zur Bezugskammer 88, wobei er durch den Niederdruckregler 301 hindurchgeht. Dies erhöht wiederum den Druck in der Bezugskammer 88, was den Druck der Niederdruckkammer 86 erhöht. Das Erhöhen des Drucks der Niederdruckkammer 86 führt zu einem erhöhten Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter im Kraftstoffverteiler 52 auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich der Summe der festgelegten Werte für den Hochdruckregler 300 und den Niederdruckregler 301 ist.
  • In dem in 5B dargestellten Beispiel ist das sekundäre Ventil 325 stromabwärts des Niederdruckreglers 301 an die sekundäre Kraftstoffleitung 310 gekoppelt. In diesem Beispiel ist das sekundäre Ventil 325 ein Dreiwegeventil, das sowohl an die sekundäre Kraftstoffleitung 310 als auch an die Druckentlastungsleitung 92 gekoppelt ist. Für die Zwecke dieses Beispiels wird das sekundäre Ventil 325 als ein Dreiwegeventil beschrieben, das zwischen einer ersten und einer zweiten Position umschaltbar ist; es sollte jedoch erkannt werden, dass zahlreiche andere Ventilkonfigurationen verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Das sekundäre Ventil 325 kann in Übereinstimmung mit den vom Controller 12 empfangenen Befehlen positioniert werden.
  • Das sekundäre Ventil 325 kann in einer ersten Position angeordnet sein, in der eine erste Ventilöffnung auf den Einlass der Druckentlastungsleitung 92 ausgerichtet ist, eine zweite Ventilöffnung auf einen Abschnitt der sekundären Kraftstoffleitung 310 ausgerichtet ist, so dass der gasförmige Kraftstoff von der Bezugskammer 88 durch das sekundäre Ventil 325 strömen kann, und eine dritte Ventilöffnung nicht auf eine Öffnung in der sekundären Kraftstoffleitung 310 ausgerichtet ist, so dass der gasförmige Kraftstoff nicht von dem Niederdruckregler 301 zur Bezugskammer 88 strömen kann. Dies kann zu der geschlossenen Position funktional äquivalent sein, die für das sekundäre Ventil 315 beschrieben worden ist, wie in 5A gezeigt ist.
  • Falls sich das sekundäre Ventil 325 z. B. in die erste Position bewegt, kann der gasförmige Kraftstoff aus der Bezugskammer über die Öffnung 220 zur Druckentlastungsleitung 92 entleert werden. Auf diese Weise kehrt die Bezugskammer zu dem Druck des stationären Zustands zurück, wobei dadurch der Regeldruck in der Niederdruckkammer 86 verringert wird. Dies verringert wiederum den Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs. Durch die Inbetriebnahme des Ventils 325 endet das Auffüllen der Bezugskammer 88, wobei die Bezugskammer 88 auf den gleichen Druck, wie er durch die Leitung 92 gesehen wird, ins Gleichgewicht gebracht wird. Der aus der Bezugskammer 88 über die Druckentlastungsleitung 92 entleerte gasförmige Kraftstoff kann zum Kraftmaschinensystem 8, z. B. zu dem Einlasskrümmer 44, dem Kurbelgehäuse 79, dem Einspritzdüsenunterdruck, dem Unterdruck der Unterdruckpumpe oder zu dem Kraftstoffdampf-Lagerkanister 27 geleitet werden. Alternativ kann der entleerte gasförmige Kraftstoff zur Atmosphäre abgelassen werden.
  • Das sekundäre Ventil 325 kann in einer zweiten Position angeordnet sein, in der eine erste Ventilöffnung auf einen Einlass in der sekundären Kraftstoffleitung 310 ausgerichtet ist und eine zweite Ventilöffnung auf einen Auslass in der sekundären Kraftstoffleitung 310 ausgerichtet ist, so dass gasförmiger Kraftstoff von dem Niederdruckregler 301 zur Bezugskammer 88 strömen kann. Dies kann zu der offenen Position, die für das sekundäre Ventil 315 beschrieben worden ist, wie in 5A gezeigt ist, funktional äquivalent sein, obwohl die Druckentlastungsleitung 92 blockiert sein kann. In dieser Anordnung kann der gasförmige Kraftstoff vom Kraftstoffverteiler durch den Niederdruckregler 301 in die Bezugskammer 88 des Hochdruckreglers 300 strömen. Auf diese Weise kann der Druck in der Bezugskammer erhöht werden. Der erhöhte Druck in der Bezugskammer erhöht den Druck des Kraftstoffs in der Niederdruckkammer 86 (den Regeldruck) aufgrund der Bewegung der Membran 98 zu der Wand 104. Dies erhöht wiederum den Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs. Falls das primäre Ventil 305 offen ist, während sich das sekundäre Ventil 325 in der zweiten Position befindet, strömt in diesem Szenario gasförmiger Kraftstoff von dem Kraftstofftank zur Hochdruckkammer 84, wobei gasförmiger Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler über die sekundäre Kraftstoffleitung 310 zur Bezugskammer 88 strömt, wobei er durch den Niederdruckregler 301 hindurchgeht. Dies erhöht wiederum den Druck in der Bezugskammer 88, was den Druck der Niederdruckkammer 86 erhöht. Das Erhöhen des Drucks der Niederdruckkammer 86 führt zu einem erhöhten Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter in dem Kraftstoffverteiler 52 auf einem Druck, der in Wesentlichen gleich der Summe der festgelegten Werte für den Hochdruckregler 300 und den Niederdruckregler 301 ist.
  • Falls das primäre Ventil 305 geschlossen ist und sich das sekundäre Ventil 325 in der zweiten Position befindet, kann gasförmiger Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler 52 über die sekundäre Kraftstoffleitung 310 zur Bezugskammer 88 strömen. Auf diese Weise geht der gasförmige Kraftstoff durch den Niederdruckregler 301 hindurch. Dies erhöht wiederum den Druck in der Bezugskammer 88, was den Druck der Niederdruckkammer 86 erhöht. Das Erhöhen des Drucks der Niederdruckkammer 86 führt zu einem erhöhten Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter im Kraftstoffverteiler 52 auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem festgelegten Wert für den Niederdruckregler 301 ist. Diese Konfiguration, in der das primäre Ventil 305 geschlossen ist und sich das sekundäre Ventil 325 in der zweiten Position befindet, kann zu einer ersten, Niederdruckeinstellung führen, die in Situationen mit einem Betrieb bei einem geringen Kraftstoffverteilerdruck, z. B. extremen Kaltstartsituationen, ausgewählt werden kann.
  • Wie in 5B gezeigt ist, kann das Druckregelsystem 34 außerdem einen Vereinigungsfilter 330 enthalten, der an die geregelte Kraftstoffleitung 50 gekoppelt ist.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die Begriffe "Hochdruckregler" und "Niederdruckregler" (und/oder "Regler für einen höheren Druck" und "Regler für einen niedrigeren Druck") hier verwendet werden, um die Regler hinsichtlich der relativen Drücke des gasförmigen Kraftstoffs, der aus den Reglern austritt, zu beschreiben. Mit anderen Worten, unter den meisten Umständen ist der gasförmige Kraftstoff, der aus dem Hochdruckregler austritt, auf einen höheren Druck als der gasförmige Kraftstoff, der aus dem Niederdruckregler austritt, geregelt. In einem Beispiel kann der Hochdruckregler ein 7-bar-Regler sein und kann der Niederdruckregler ein 3-bar-Regler sein. In dem in 5A dargestellten Beispiel tritt der gasförmige Kraftstoff, der aus der Niederdruckkammer 86 austritt, auf einem Druck von 7 bar aus, falls das primäre Ventil 305 offen ist und das sekundäre Ventil 315 geschlossen ist. Falls das sekundäre Ventil 315 dann offen ist, strömt der gasförmige Kraftstoff auf einem Druck von 3 bar in die Bezugskammer 88. Der gasförmige Kraftstoff, der aus der Niederdruckkammer 86 austritt, tritt wiederum auf einem Druck von 10 bar aus. In dem Szenario, in dem das primäre Ventil 305 geschlossen ist und das sekundäre Ventil 315 offen ist, strömt der gasförmige Kraftstoff auf einem Druck von 3 bar in die Bezugskammer 88 und tritt auf einem Druck von 3 bar aus der Niederdruckkammer 86 aus, wobei dadurch der Druck des gasförmigen Kraftstoffs in dem Kraftstoffverteiler in einem Regelkreis erhöht wird.
  • Das Druckregelsystem 34 kann den Kraftstoffverteilerdruck basierend auf einer elektronischen Rückkopplung von dem Kraftstoffverteiler regeln. Der Drucksensor 102 des Kraftstoffverteilers kann konfiguriert sein, um den aktuellen Kraftstoffverteilerdruck abzutasten und den abgetasteten Wert dem Controller 12 des Steuersystems 14 bereitzustellen. Falls der aktuelle Kraftstoffverteilerdruck nicht innerhalb eines Bereichs eines Kraftstoffverteiler-Solldrucks liegt, der basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt wird, kann der Controller die Ventile 305 und 315 steuern, um den Kraftstoffverteiler-Solldruck zu erreichen. Eine beispielhafte Steuerroutine für die beispielhaften Druckregelsysteme, die in den 5A und 5B dargestellt sind, ist in 6 gezeigt.
  • 6 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene für ein Beispielverfahren 600 für einen Gasdruckregler für ein System für gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. das in 1 dargestellte Kraftstoffsystem, das einen Druckregler für gasförmigen Kraftstoff enthält, wie z. B. das Druckregelsystem 34, wie es in 5A dargestellt ist. Das Verfahren 600 kann durch den Controller 12 ausgeführt werden und kann ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug arbeitet, oder bei einem Schlüsseleinschaltereignis ausgeführt werden. Das Verfahren 600 kann bei 605 durch das Bestimmen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine beginnen. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können gemessen, geschätzt oder abgeleitet werden und können sowohl verschiedene Fahrzeugbedingungen, wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, als auch verschiedene Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. den Betriebsmodus der Kraftmaschine, die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinentemperatur, die Abgastemperatur, das Aufladungsniveau, den MAP, den MAF, die Drehmomentanforderung, die Pferdestärke-Anforderung usw., enthalten.
  • Das Verfahren 600 kann bei 610 weitergehend das Bestimmen enthalten, ob sich das Fahrzeug in einem Betriebsmodus mit gasförmigem Kraftstoff befindet oder ob das Fahrzeug im Begriff ist, in einen Modus mit gasförmigem Kraftstoff einzutreten. Der Modus mit gasförmigem Kraftstoff kann einen Modus nur mit gasförmigem Kraftstoff, einen bivalenten Betriebsmodus, einen Hybrid-Elektromodus mit gasförmigem Kraftstoff oder einen anderen Betriebsmodus, bei dem gasförmiger Kraftstoff in wenigstens einen Verbrennungszylinder eingespritzt wird, enthalten.
  • Falls das Fahrzeug nicht in einem Modus mit gasförmigem Kraftstoff arbeitet und das Fahrzeug nicht bevorstehend in einen Modus mit gasförmigem Kraftstoff eintritt, kann das Verfahren 600 zu 615 weitergehen. Bei 615 kann das Verfahren 600 enthalten, das primäre und das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff (z. B. das primäre Ventil 305 für gasförmigen Kraftstoff und das sekundäre Ventil 315 für gasförmigen Kraftstoff, wie in 5A dargestellt ist) zu schließen oder geschlossen aufrechtzuerhalten. Für das in 5B dargestellte System kann dies das Setzen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff in eine erste Dekompressionsposition enthalten. Falls irgendeines oder beide Ventile offen sind, kann der Controller 12 die Ventile geschlossen in Betrieb setzen, wobei der Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff von dem Verteiler 52 für gasförmigen Kraftstoff entkoppelt wird. Dann kann das Verfahren 600 enden.
  • Falls sich das Fahrzeug in einem Modus mit gasförmigem Kraftstoff befindet oder im Begriff ist, in einen Modus mit gasförmigem Kraftstoff einzutreten, kann das Verfahren 600 zu 620 weitergehen. Bei 620 kann das Verfahren 600 das Bestimmen enthalten, ob sich das Fahrzeug gegenwärtig in einem Kaltstartzustand befindet. Dies kann das Auswerten der bei 605 beurteilten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine enthalten und kann das Bestimmen der für die Kraftstoffeinspritzung verfügbaren Spannung enthalten. Falls keine Kaltstartroutine im Gange ist, kann das Verfahren 600 zu 630 weitergehen. Falls eine Kaltstartroutine im Gange ist, kann das Verfahren 600 zu 625 weitergehen. Bei 625 kann das Verfahren 600 das Öffnen eines sekundären Ventils für gasförmigen Kraftstoff enthalten, wie z. B. des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff, wie in 5A gezeigt ist. Für das in 5B dargestellte System kann dies das Setzen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff in eine zweite, Zulassposition enthalten. Ein primäres Ventil für gasförmigen Kraftstoff, wie z. B. das primäre Ventil 305 für gasförmigen Kraftstoff, oder ein weiteres Absperrventil auf der Hochdruckseite des Hochdruckreglers 300 kann gleichzeitig mit dem Öffnen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff geschlossen werden oder geschlossen aufrechterhalten werden. Wie oben beschrieben worden ist, kann in dieser Anordnung gasförmiger Kraftstoff von dem Kraftstoffverteiler 52 über die sekundäre Kraftstoffleitung 310 zur Bezugskammer 88 strömen. Auf diese Weise geht der gasförmige Kraftstoff durch den Niederdruckregler 301 hindurch. Dies erhöht wiederum den Druck in der Bezugskammer 88, was den Druck der Niederdruckkammer 86 erhöht. Das Erhöhen des Drucks der Niederdruckkammer 86 führt zu einem erhöhten Druck des gasförmigen Kraftstoffs in der geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter im Kraftstoffverteiler 52 auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem festgelegten Wert für den Niederdruckregler 301 ist. Dies kann zu einer Niederdruckeinstellung führen, die eine Niederdruck-Kraftstoffeinspritzung für den Kaltstart oder andere Szenarios ermöglicht, in denen eine minimale Spannung für die Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffs verfügbar ist.
  • Bei 630 kann das Verfahren 600 das Bestimmen enthalten, ob der Kraftstoffverteiler-Solldruck größer als ein erster Schwellenwert ist. Der erste Schwellenwert kann ein vorgegebener Kraftstoffverteilerdruck sein oder kann eine Funktion der aktuellen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine sein. Falls diese Bestimmung nach einem Kaltstartzustand ausgeführt wird, kann es einen vorgegebenen Zeitraum oder einen vorgegebenen Ablauf von Ereignissen nach dem Kaltstartzustand geben, die vor dem Vergleichen des Kraftstoffverteilerdrucks mit dem ersten Schwellenwert vergehen können. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck nicht größer als ein erster Schwellenwert ist, kann das Verfahren 600 zu 635 weitergehen. Bei 635 kann das Verfahren 600 enthalten, das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff zu schließen oder geschlossen aufrechtzuerhalten. Dann kann das Verfahren 600 enden.
  • Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck größer als ein erster Schwellenwert ist, kann das Verfahren 600 zu 640 weitergehen. Bei 640 kann das Verfahren 600 das Schließen oder das Aufrechterhalten des geschlossenen Zustands des sekundären Ventils für gasförmigen Kraftstoff und das Öffnen des primären Ventils für gasförmigen Kraftstoff und das Koppeln des Tanks 20 für gasförmigen Kraftstoff an den Verteiler 52 für gasförmigen Kraftstoff enthalten. Für das in 5B dargestellte System kann dies das Setzen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff in eine erste, Dekompressionsposition enthalten. Wie oben hinsichtlich 5A beschrieben worden ist, wird in dieser Anordnung die Bezugskammer 88 mit dem Atmosphärendruck ins Gleichgewicht gebracht. Der gasförmige Kraftstoff strömt von dem Kraftstofftank zur Hochdruckkammer 84, wobei der gasförmige Kraftstoff auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem festgelegten Wert für den Hochdruckregler 300 ist, von der Niederdruckkammer zur geregelten Kraftstoffleitung 50 und weiter zum Kraftstoffverteiler 52 strömt. Dies kann zu einer primären oder Standarddruckeinstellung führen, die einen Kraftstoffverteilerdruck ermöglicht, der unter den meisten Betriebsbedingungen ausgewählt werden kann.
  • Das Verfahren 600 kann zu 645 weitergehend das Bestimmen enthalten, ob der Kraftstoffverteiler-Solldruck größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist. Der Kraftstoffverteiler-Solldruck kann basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. dem Kraftmaschinenmodus, den verfügbaren Kraftstoffpegeln, der Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, der Kraftmaschinen-Leistungsanforderung usw., berechnet oder geschätzt werden. Der Schwellendruck des Kraftstoffverteilers kann ein vorgegebener Wert sein oder kann als eine Funktion der aktuellen Kraftmaschinenbedingungen berechnet werden. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck nicht größer als der zweite Schwellendruck ist, kann das Verfahren 600 zu 650 weitergehen.
  • Bei 650 kann das Verfahren 600 enthalten, das sekundäre Ventil 315 für gasförmigen Kraftstoff zu schließen oder geschlossen aufrechtzuerhalten. Für das in 5B dargestellte System kann dies das Setzen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff in eine erste, Dekompressionsposition enthalten. Auf diese Weise wird der Niederdruckregler 301 von der Bezugskammer 88 entkoppelt. Falls gasförmiger Kraftstoff in die Bezugskammer 88 geleitet worden ist, kann der Kraftstoff dann aus der Bezugskammer 88 über die Öffnung 320 durch die Druckentlastungsleitung 92 ausströmen. Auf diese Weise erhält die Bezugskammer 88 einen Druck, der im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck ist. Dies verursacht wiederum, dass der Druck in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 weg von der Wand 104 fällt. Der in die geregelte Kraftstoffleitung 50 und weiter zum Kraftstoffverteiler 52 eintretende gasförmige Kraftstoff wird wiederum auf einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem vorgegebenen Wert für den Hochdruckregler 300 ist, zugeführt. Dann kann das Verfahren 600 enden.
  • Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck größer als der Schwellendruck ist, kann das Verfahren 600 zu 655 weitergehen. Bei 655 kann das Verfahren 600 enthalten, das sekundäre Ventil 315 für gasförmigen Kraftstoff zu öffnen oder offen aufrechtzuerhalten. Für das in 5B dargestellte System kann dies das Setzen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff in eine zweite, Zulassposition enthalten. Auf diese Weise ist der Niederdruckregler 301 an die Bezugskammer 88 gekoppelt. Der Kraftstoff aus dem Tank 20 für gasförmigen Kraftstoff kann über die sekundäre Kraftstoffleitung 310 in den Niederdruckregler 301 eintreten. Dies verursacht wiederum, dass der Druck in der Bezugskammer 88 um einen Betrag zunimmt, der im Wesentlichen gleich dem vorgegebenen Wert für den Niederdruckregler 301 ist. Dies erhöht ferner den Druck in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 zu der Wand 104. Dies erhöht wiederum den Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs. Der Druck des zu der geregelten Kraftstoffleitung 50 und stromabwärts zum Kraftstoffverteiler 52 geleiteten Kraftstoffs kann im Wesentlichen gleich der Summe aus den vorgegebenen Werten des Hochdruckreglers 300 und des Niederdruckreglers 301 sein. Dann kann das Verfahren 600 enden.
  • Das Verfahren 600 kann ferner das Bestimmen enthalten, ob der Kraftstoffverteiler-Solldruck über dem zweiten Schwellendruck bleibt. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck über dem zweiten Schwellendruck bleibt, kann das Verfahren 600 enthalten, das primäre und das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff in einer offenen Anordnung aufrechtzuerhalten. Dann kann das Verfahren 600 enden. Falls der Kraftstoffverteiler-Solldruck unter den Schwellenwert gefallen ist, kann das Verfahren 600 das Schließen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff enthalten. Für das in 5B dargestellte System kann dies das Setzen des sekundären Ventils 315 für gasförmigen Kraftstoff in eine erste, Dekompressionsposition enthalten. Auf diese Weise wird der Niederdruckregler 301 von der Bezugskammer 88 entkoppelt. Der gasförmige Kraftstoff kann dann aus der Bezugskammer 88 über die Öffnung 320 durch die Druckentlastungsleitung 92 ausströmen. Auf diese Weise erhält die Bezugskammer 88 einen Druck, der im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck ist. Dies verursacht wiederum, dass der Druck in der Niederdruckkammer 86 aufgrund der Bewegung der Membran 98 weg von der Wand 104 fällt. Der in die geregelte Kraftstoffleitung 50 und weiter in den Kraftstoffverteiler 52 eintretende gasförmige Kraftstoff wird wiederum auf einem Druck zugeführt, der im Wesentlichen gleich dem vorgegebenen Wert für den Hochdruckregler 300 ist. Dann kann das Verfahren 600 enden.
  • Der in 6 gezeigte Ablaufplan auf hoher Ebene kann ein oder mehrere Verfahren ermöglichen. In einem Beispiel umfasst ein Verfahren für einen Kraftmaschinenkaltstart Folgendes: Schließen eines Ventils, das einen Tank für gasförmigen Kraftstoff an eine Hochdruckkammer eines ersten Reglers für gasförmigen Kraftstoff koppelt, und Öffnen eines Ventils, das einen Kraftstoffverteiler über einen zweiten Regler für gasförmigen Kraftstoff an eine Bezugskammer des ersten Reglers für gasförmigen Kraftstoff koppelt. Auf diese Weise kann der gasförmige Kraftstoff, der bereits in dem Kraftstoffverteiler vorhanden ist, verwendet werden, um einen niedrigen Einspritzdruck herzustellen, der verwendet werden kann, wenn eine geringfügige Spannung verfügbar ist, um die Kraftstoffeinspritzdüsen zu öffnen, da ein geringerer Einspritzdruck eine geringere Öffnungsspannung der Kraftstoffeinspritzdüsen erfordert.
  • 7 zeigt ein beispielhaftes Zeitdiagramm 700, das die Beziehung zwischen den verschiedenen Parametern des Druckregelsystems nach 5A bezüglich der Zeit veranschaulicht. Das Zeitdiagramm kann für eine beispielhafte Druckregelroutine repräsentativ sein, wie z. B. das in 6 dargestellte Verfahren 600. Das Zeitdiagramm 700 enthält die graphische Darstellung 710 des aktuellen Kraftstoffverteilerdrucks, die graphische Darstellung 720 des Kraftstoffverteiler-Solldrucks, die graphische Darstellung 730 des Zustands des primären Ventils und die graphische Darstellung 740 des Zustands des sekundären Ventils. Die graphische Darstellung 740 des Zustands des sekundären Ventils zeigt eine erste und eine zweite Position für das sekundäre Ventil. Wie oben beschrieben worden ist, kann für das in 5A gezeigte System das sekundäre Ventil 315 in eine erste, geschlossene Position oder eine zweite, offene Position gesetzt sein. Für das in 5B dargestellte System kann das sekundäre Ventil 325 in eine erste, Dekompressionsposition oder eine zweite, offene Position gesetzt sein. Für beide Ventile 315 und 325 entkoppelt die erste Position den Niederdruckregler 301 von der Bezugskammer 88, während die zweite Position den Niederdruckregler 301 an die Bezugskammer 88 koppelt. In diesem Beispiel ist die vorgegebene oder die Außerbetriebnahme-Position die erste Position, während die Inbetriebnahme-Position die zweite Position ist.
  • Vor t0 kann die Kraftmaschine ausgeschaltet sein oder in einem Modus laufen, der die Einspritzung gasförmigen Kraftstoffs nicht erfordert. Bei t0 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck von 0 auf einen Wert zu, der kleiner als der erste Schwellenwert 725 ist. In Ansprechen auf diese Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird ein sekundäres Ventil für gasförmigen Kraftstoff in eine zweite Position gesetzt, wie durch die graphische Darstellung 740 gezeigt ist. Wie durch die graphische Darstellung 720 gezeigt ist, verursacht die Inbetriebnahme des sekundären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zunimmt. In diesem Beispiel ist die Inbetriebnahme des sekundären Ventils zum Öffnen des Ventils bei einem Arbeitszyklus von 100 % äquivalent. In einigen Beispielen kann das Ventil bei verschiedenen Arbeitszyklen geöffnet werden, um den Kraftstoffverteilerdruck weiter zu steuern.
  • Bei t1 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf einen Wert zu, der größer als der primäre Schwellenwert 725, aber kleiner als der sekundäre Schwellenwert 726 ist. In Ansprechen auf diese Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird ein primäres Ventil für gasförmigen Kraftstoff in Betrieb gesetzt, wie durch die graphische Darstellung 730 gezeigt ist. Gleichzeitig wird das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff in die erste Position gesetzt, wie durch die graphische Darstellung 740 gezeigt ist. Wie durch die graphische Darstellung 710 gezeigt ist, verursachen die Inbetriebnahme des primären Ventils und die gleichzeitige Außerbetriebnahme des sekundären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zunimmt. In diesem Beispiel ist die Inbetriebnahme des primären Ventils zum Öffnen des Ventils bei einem Arbeitszyklus von 100 % äquivalent. In einigen Beispielen kann das Ventil bei verschiedenen Arbeitszyklen geöffnet werden, um den Kraftstoffverteilerdruck weiter zu steuern.
  • Bei t2 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf einen Wert zu, der größer als der zweite Schwellenwert 726 ist. Dies kann auf eine Änderung der Betriebsbedingungen zurückzuführen sein, z. B. eine vergrößerte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung. In Ansprechen auf die Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird ein sekundäres Ventil für gasförmigen Kraftstoff in Betrieb gesetzt, wie durch die graphische Darstellung 740 gezeigt ist. Gleichzeitig wird das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff offen aufrechterhalten. Wie durch die graphische Darstellung 710 gezeigt ist, verursacht die Inbetriebnahme des sekundären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck zunimmt. In diesem Beispiel ist die Inbetriebnahme des sekundären Ventils zum Öffnen des Ventils bei einem Arbeitszyklus von 100 % äquivalent. In einigen Beispielen kann das Ventil bei verschiedenen Arbeitszyklen geöffnet werden, um den Kraftstoffverteilerdruck weiter zu steuern. Wie oben unter Bezugnahme auf die 5A und 5B beschrieben worden ist, verursacht die Inbetriebnahme des sekundären Ventils, dass gasförmiger Kraftstoff in die Bezugskammer des Hochdruck-Kraftstoffreglers strömt, was den Druck des in den Kraftstoffverteiler eintretenden gasförmigen Kraftstoffs erhöht.
  • Zum Zeitpunkt t3 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf einen Wert, der kleiner als der Schwellenwert 726, aber größer als der Schwellenwert 725 ist, ab. Dies kann auf eine Änderung der Betriebsbedingungen zurückzuführen sein, z. B. eine verringerte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung. In Ansprechen auf die Verringerung des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird das sekundäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff außer Betrieb genommen, wie durch die graphische Darstellung 740 gezeigt ist. Gleichzeitig wird das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff offen aufrechterhalten. Wie durch die graphische Darstellung 710 gezeigt ist, verursacht die Außerbetriebnahme des sekundären Ventils, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf den Kraftstoffverteiler-Solldruck abnimmt. Wie oben unter Bezugnahme auf die 5A und 5B beschrieben worden ist, verursacht die Außerbetriebnahme des sekundären Ventils, dass der gasförmige Kraftstoff aus der Bezugskammer des Hochdruck-Kraftstoffreglers durch eine Druckentlastungsleitung ausströmt. Dies verringert den Druck des gasförmigen Kraftstoffs, der in den Kraftstoffverteiler eintritt.
  • Zum Zeitpunkt t4 nimmt der Kraftstoffverteiler-Solldruck auf 0 ab. Dies kann auf eine Änderung der Betriebsbedingungen zurückzuführen sein, z. B. ein Schlüsselausschaltereignis oder das Wechseln der Kraftmaschinenmodi. In Ansprechen auf die Abnahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks wird das primäre Ventil für gasförmigen Kraftstoff geschlossen, wie durch die graphische Darstellung 730 gezeigt ist. Das Schließen des primären Ventils für gasförmigen Kraftstoff entkoppelt den Tank für gasförmigen Kraftstoff von dem Verteiler für gasförmigen Kraftstoff. Wie durch die graphische Darstellung 710 gezeigt ist, verursacht das Schließen des primären Ventils für gasförmigen Kraftstoff, dass der Kraftstoffverteilerdruck auf 0 abnimmt.
  • Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (20)

  1. System für eine mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: einen Tank für gasförmigen Kraftstoff; einen ersten Druckregler, der Folgendes umfasst: eine Hochdruckkammer, die an den Tank für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, eine Niederdruckkammer, die an einen Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine gekoppelt ist, und eine Bezugskammer; einen zweiten Druckregler, der an die Bezugskammer gekoppelt ist; ein erstes Ventil, das die Strömung des Kraftstoffs von dem Tank für gasförmigen Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine steuert; ein zweites Ventil, das die Strömung des Kraftstoffs von dem zweiten Druckregler zu der Bezugskammer steuert; und einen Controller, der einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um das erste und das zweite Ventil basierend auf einem Kraftstoffverteiler-Solldruck einzustellen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der erste Druckregler ein Regler für einen höheren Druck ist und der zweite Druckregler ein Regler für einen niedrigeren Druck ist.
  3. System nach Anspruch 2, das ferner eine erste Kraftstoffleitung, die den Tank für gasförmigen Kraftstoff an die Hochdruckkammer koppelt, und eine zweite Kraftstoffleitung, die den Tank für gasförmigen Kraftstoff über den zweiten Druckregler und das zweite Ventil an die Bezugskammer koppelt, umfasst.
  4. System nach Anspruch 3, das ferner eine Druckentlastungsleitung umfasst, die stromabwärts des zweiten Druckreglers und des zweiten Ventils und stromaufwärts der Bezugskammer an die zweite Kraftstoffleitung gekoppelt ist.
  5. System nach Anspruch 3, wobei der Controller ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um, wenn das erste Ventil in Betrieb gesetzt ist, das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks in Betrieb zu setzen.
  6. System nach Anspruch 4, wobei der Controller ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um, wenn das erste und das zweite Ventil in Betrieb gesetzt sind, das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Abnahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks außer Betrieb zu nehmen.
  7. System nach Anspruch 4, wobei der aus der Bezugskammer durch die Druckentlastungsleitung entleerte Kraftstoff zu der Kraftmaschine für die Verbrennung geleitet wird.
  8. System nach Anspruch 2, das ferner eine erste Kraftstoffleitung, die die Niederdruckkammer an den Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine koppelt, und eine zweite Kraftstoffleitung, die den Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine über den zweiten Druckregler und das zweite Ventil an die Bezugskammer koppelt, umfasst.
  9. System nach Anspruch 8, das ferner eine Druckentlastungsleitung umfasst, die stromabwärts des zweiten Druckreglers und des zweiten Ventils und stromaufwärts der Bezugskammer an die zweite Kraftstoffleitung gekoppelt ist.
  10. System nach Anspruch 8, wobei der Controller ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Zunahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks in Betrieb zu setzen.
  11. System nach Anspruch 9, wobei der Controller ferner einen Speicher mit Anweisungen darin enthält, um das zweite Ventil in Ansprechen auf eine Abnahme des Kraftstoffverteiler-Solldrucks außer Betrieb zu nehmen.
  12. System nach Anspruch 9, wobei der aus der Bezugskammer durch die Druckentlastungsleitung entleerte Kraftstoff zu der Kraftmaschine für die Verbrennung geleitet wird.
  13. Verfahren zum Regeln des Drucks des gasförmigen Kraftstoffs in einer Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Erhöhen eines Regeldrucks in einer Niederdruckkammer eines ersten Druckreglers durch das steuerbare Vergrößern einer Strömung des gasförmigen Kraftstoffs über einen zweiten Druckregler in eine Bezugskammer des ersten Druckreglers.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Erhöhen des Regeldrucks in der Niederdruckkammer des ersten Druckreglers ferner einen Druck des gasförmigen Kraftstoffs in einem Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine erhöht.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Verringern eines Regeldrucks in der Niederdruckkammer des ersten Druckreglers durch das Schließen eines ersten Ventils, das die Bezugskammer über den zweiten Druckregler an einen Tank für gasförmigen Kraftstoff koppelt, umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verringern eines Regeldrucks in der Niederdruckkammer des ersten Druckreglers ferner das Entleeren des gasförmigen Kraftstoffs aus der Bezugskammer durch eine Druckentlastungsleitung umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Bezugskammer und der zweite Druckregler über ein zweites Ventil an einen Kraftstoffverteiler der Kraftmaschine gekoppelt sind.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Einstellen des Regeldrucks in der Niederdruckkammer basierend auf einem Kraftstoffverteiler-Solldruck umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das zweite Ventil den zweiten Druckregler und die Bezugskammer an die Druckentlastungsleitung koppelt.
  20. Verfahren für einen Kaltstart der Kraftmaschine, das Folgendes umfasst:Schließen eines Ventils, das einen Tank für gasförmigen Kraftstoff an eine Hochdruckkammer eines ersten Reglers für gasförmigen Kraftstoff koppelt, und Öffnen eines Ventils, das einen Kraftstoffverteiler über einen zweiten Regler für gasförmigen Kraftstoff an eine Bezugskammer des ersten Reglers für gasförmigen Kraftstoff koppelt.
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