DE102015209806A1 - A method of operating a vehicle gas propulsion system and vehicle gas propulsion system - Google Patents

A method of operating a vehicle gas propulsion system and vehicle gas propulsion system Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Gasantriebssystems (10) weist mehrere mit Brenngas, insbesondere CNG, gefüllte Druckgastanks (12, 14, 16) auf, die mit einem Brennraum eines Verbrennungsmotors (18) in Strömungsverbindung stehen, wobei das Fahrzeug in einem hohen und einem niedrigen Lastbetrieb betreibbar ist. Ein Fahrzeug-Gasantriebssystem (10) hat mehrere mit einem Brenngas gefüllte Druckgastanks (12, 14, 16), die einen zu einem Brennraum führenden Auslass (112, 114, 116) besitzen, sowie eine Steuerung (22), die die Auslässe (112, 114, 116) der Druckgastanks (12, 14, 16) in eine offene und eine geschlossene Stellung steuert, wobei das Fahrzeug in einem niedrigen und in einem hohen Lastbetrieb betreibbar ist und die Druckgastanks (12, 14, 16) anfänglich nacheinander bei hohem Lastbetrieb entleert werden.A method for operating a vehicle gas drive system (10) comprises a plurality of pressurized gas tanks (12, 14, 16) filled with fuel gas, in particular CNG, which are in fluid communication with a combustion chamber of an internal combustion engine (18), wherein the vehicle is in a high and a low load operation is operable. A vehicle gas propulsion system (10) has a plurality of pressurized gas tanks (12, 14, 16) filled with a fuel gas, having an outlet (112, 114, 116) leading to a combustion chamber, and a controller (22) communicating the outlets (112 , 114, 116) of the pressurized gas tanks (12, 14, 16) in an open and a closed position, wherein the vehicle is operable in a low and in a high load operation and the pressurized gas tanks (12, 14, 16) initially in succession at high Load operation to be emptied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Gasantriebssystems mit mehreren Druckgastanks sowie ein Fahrzeug-Gasantriebssystem mit mehreren Druckgastanks.The invention relates to a method for operating a vehicle gas drive system with a plurality of compressed gas tanks and a vehicle gas drive system with a plurality of compressed gas tanks.

Die Nutzung von Brenngas, wie beispielsweise CNG (Compressed Natural Gas), zum Antrieb von Fahrzeugen ist bekannt. Durch die direkte Einblasung von CNG in den Brennraum ist es möglich, CNG Antriebssysteme mit hohen spezifischen Leistungen zu realisieren. Für den Betrieb in einem höheren Lastbereich ist es jedoch erforderlich, die Einblasedrücke zu erhöhen. Im Vergleich zu Motoren mit Saugrohreinblasung, welche einen Druck von ca. 5 bar benötigen, müssen hierbei Drücke von über 15 bar zur Verfügung stehen.The use of fuel gas, such as CNG (Compressed Natural Gas), for driving vehicles is known. The direct injection of CNG into the combustion chamber makes it possible to realize CNG drive systems with high specific power. For operation in a higher load range, however, it is necessary to increase the injection pressures. In comparison to motors with intake manifold injection, which require a pressure of approx. 5 bar, pressures of more than 15 bar must be available.

Hierdurch verringert sich die nutzbare Gasmenge des Fahrzeugs im Betrieb in einem höheren Lastbereich, da der Tank nur bis zu dem für den Lastbetrieb erforderlichen Mindestdruck leergefahren werden kann.This reduces the usable amount of gas of the vehicle in operation in a higher load range, since the tank can only be emptied to the minimum pressure required for the load operation.

Aufgabe der Erfindung ist es, die nutzbare Gasmenge zu optimieren und damit die Reichweite von mit Brenngas betriebenen Fahrzeugen ohne Leistungsreduktion zu erhöhen, insbesondere von Fahrzeugen mit CNG Direkteinblasung.The object of the invention is to optimize the usable amount of gas and thus to increase the range of vehicles powered by fuel gas without power reduction, in particular of vehicles with CNG direct injection.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Gasantriebssystems gelöst mit mehreren mit Brenngas, insbesondere CNG, gefüllten Druckgastanks, die mit einem Brennraum eines Verbrennungsmotors in Strömungsverbindung stehen, wobei das Fahrzeug in einem hohen und einem niedrigen Lastbetrieb betreibbar ist und im hohen Lastbetrieb Gas mit zumindest einem ersten Mindestdruck und im niedrigen Lastbetrieb Gas mit zumindest einem gegenüber dem ersten Mindestdruck niedrigeren zweiten Mindestdruck betrieben wird, mit den Schritten:

  • a) Zuführen von Gas zum Brennraum aus einem ersten Druckgastank, dessen Druck über dem ersten Mindestdruck liegt, bis zum Erreichen des ersten Mindestdrucks, und anschließend
  • b) bei hohem Lastbetrieb: Zuführen von Gas zum Brennraum aus einem zweiten Druckgastank bis zum Erreichen des ersten Mindestdrucks und
  • c) bei niedrigem Lastbetrieb: Zuführen von Gas zum Brennraum aus dem ersten Druckgastank bis zum Erreichen des zweiten Mindestdrucks.
This object is achieved by a method for operating a vehicle gas propulsion system with a plurality of fuel gas, in particular CNG, filled compressed gas tanks, which are in flow communication with a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the vehicle is operable in a high and a low load operation and high Load operation gas is operated with at least a first minimum pressure and in low load operation gas with at least one compared to the first minimum pressure lower second minimum pressure, with the steps:
  • a) supplying gas to the combustion chamber from a first compressed gas tank whose pressure is above the first minimum pressure until reaching the first minimum pressure, and then
  • b) at high load operation: supplying gas to the combustion chamber from a second pressurized gas tank until reaching the first minimum pressure and
  • c) at low load operation: supplying gas to the combustion chamber from the first pressurized gas tank until the second minimum pressure is reached.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Gasantriebssystems mit mehreren mit Brenngas, insbesondere CNG, gefüllten Druckgastanks wird der Umstand genutzt, dass unterschiedliche Lastbetriebe verschiedene Mindestdrücke erfordern. Hierbei werden insbesondere zwei Lastbetriebe unterschieden: ein hoher Lastbetrieb und ein niedriger Lastbetrieb, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der hohe Lastbetrieb eine höhere Leistung und damit einen höheren Gasdruck als der niedrige Lastbetrieb erfordert. Im Betrieb werden Drücke, die über einem ersten Mindestdruck liegen, für den hohen Lastbetrieb verwendet, während Drücke, die unter dem ersten Mindestdruck, aber über einem zweiten Mindestdruck liegen, für den niedrigen Lastbetrieb genutzt werden. Indem die Druckgastanks nicht gemeinsam gleichmäßig entleert werden, sondern nacheinander oder auch abwechselnd, ist es möglich, Druckgastanks mit einem für den hohen Lastbetrieb zu niedrigen Druck bei niedriger Leistungsanforderung, d. h. bei niedrigem Lastbetrieb, zu verwenden, während Druckgastanks mit einem für den hohen Lastbetrieb ausreichenden Druck gleichzeitig für den hohen Lastbetrieb weiter vorgehalten werden können. Auf diese Weise lässt sich die Reichweite des Fahrzeugs ohne Leistungsreduktion erhöhen.In the method according to the invention for operating a vehicle gas drive system with a plurality of compressed gas tanks filled with fuel gas, in particular CNG, the circumstance is utilized that different load operations require different minimum pressures. In particular, two load operations are distinguished: a high load operation and a low load operation, which are characterized in that the high load operation requires a higher power and thus a higher gas pressure than the low load operation. In operation, pressures above a first minimum pressure are used for high load operation, while pressures below the first minimum pressure but above a second minimum pressure are used for low load operation. By not uniformly emptying the pressurized gas tanks together, but successively or alternately, it is possible to have pressurized gas tanks with a low pressure requirement for high load operation at low power demand, i. H. during low load operation, while pressurized gas tanks with a pressure sufficient for high load operation can be maintained at the same time for high load operation. In this way, the range of the vehicle can be increased without power reduction.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt jederzeit einen Wechsel zwischen den beiden Lastbetrieben, solange der Druck zumindest eines Druckgastanks noch für den hohen Lastbetrieb ausreicht. Auf diese Weise wird eine optimale Nutzung der Druckgastanks gewährleistet.The inventive method allows at any time a change between the two load operations, as long as the pressure of at least one compressed gas tank is still sufficient for the high load operation. This ensures optimum use of the pressurized gas tanks.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden wenigstens drei Druckgastanks nacheinander verwendet, wobei Druckgastanks mit einer für den hohen Lastbetrieb zu niedrigen Druck bei niedriger Leistungsanforderung für den niedrigen Lastbetrieb verwendet werden, während Druckgastanks mit einem für den hohen Lastbetrieb ausreichenden Druck, falls möglich, für den hohen Lastbetrieb aufgespart werden. Durch die Aufteilung der Gasmenge in mehrere Druckgastanks lässt sich das Fahrzeug länger im hohen Lastbetrieb fahren.In an advantageous embodiment, at least three pressurized gas tanks are used in succession, with pressurized gas tanks having a low pressure for low load operation being required for high load operation, while pressurized gas tanks are providing sufficient pressure for high load operation, if possible, for high load operation to be saved. By dividing the amount of gas into several compressed gas tanks, the vehicle can be driven longer in high load operation.

Es ist von Vorteil, wenn der erste Mindestdruck hierbei wenigstens 17 bar, vorzugsweise wenigstens 19 bar beträgt, während der zweite Mindestdruck wenigstens 1,5 bar, vorzugsweise wenigstens 1,9 bar beträgt. Diese Mindestdrücke gewährleisten eine optimale Verbrennung und garantieren somit eine effiziente Nutzung des direkt eingeblasenen Brenngases.It is advantageous if the first minimum pressure is at least 17 bar, preferably at least 19 bar, while the second minimum pressure is at least 1.5 bar, preferably at least 1.9 bar. These minimum pressures ensure optimum combustion and thus guarantee efficient use of the directly injected fuel gas.

In einer Ausgestaltungsform weisen die Druckgastanks im vollständig gefüllten Ausgangszustand alle denselben Anfangsdruck auf. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Steuerung sowie der Druckgastanks und ermöglicht es, Gleichteile, beispielsweise für Ventile und Drucksensoren, zu verwenden.In one embodiment, the compressed gas tanks in the fully filled initial state all have the same initial pressure. This simplifies the structure of the controller and the compressed gas tanks and makes it possible to use identical parts, for example, for valves and pressure sensors.

Vorzugsweise weisen die Druckgastanks im Ausgangszustand einen Anfangsdruck von wenigstens 160, insbesondere von wenigstens 180 bar auf. Auf diese Weise wird eine effiziente Volumennutzung der Druckgastanks sichergestellt, und jeder Druckgastank verfügt über einen ausreichend hohen Druck, um auch für den hohen Lastbereich über einen längeren Zeitraum genutzt werden zu können. In the initial state, the compressed gas tanks preferably have an initial pressure of at least 160, in particular of at least 180 bar. This ensures an efficient volume utilization of the pressurized gas tanks, and each pressurized gas tank has a sufficiently high pressure to be able to be used even for the high load range over a longer period of time.

Die Verwendung unterschiedlich großer Druckgastanks ist vorteilhaft, da sich hierdurch mehr unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten ergeben, die zur Optimierung des Verfahrens zur Verfügung stehen.The use of different sized pressurized gas tanks is advantageous because this results in more different combination options that are available for optimizing the process.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der kleinste Druckgastank zuletzt entleert, da dadurch bis fast zur kompletten Leerung aller Tanks noch lange ein Tank mit Brenngas über dem ersten Mindestdruck zur Verfügung steht.According to a preferred embodiment, the smallest pressurized gas tank is emptied last, as this is still a tank with fuel gas above the first minimum pressure available until almost complete emptying of all tanks.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Druckgastanks nacheinander vom größten bis zum kleinsten bei hohem Lastbetrieb entleert. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der Wechsel auf andere Druckgastanks minimiert wird.In an advantageous embodiment, the pressurized gas tanks are successively emptied from the largest to the smallest at high load operation. This has the advantage that the number of changes to other pressurized gas tanks is minimized.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Druckgastanks nacheinander vom größten bis zum kleinsten bei niedrigem Lastbetrieb entleert, Hierbei liegt der Vorteil darin, dass die für den hohen Lastbetrieb zur Verfügung stehende Gasmenge maximiert wird.In a further advantageous embodiment, the compressed gas tanks are emptied successively from the largest to the smallest at low load operation, the advantage here is that the amount of gas available for the high load operation is maximized.

Vorzugsweise ist der hohe Lastbetrieb ein Volllastbetrieb und erlaubt somit, die volle Antriebsleistung abzurufen.Preferably, the high load operation is a full load operation and thus allows to retrieve the full drive power.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besitzt der größte Druckgastank einen um wenigstens den Faktor 2 höheren Gasinhalt als der andere bzw. die anderen Druckgastanks, bezogen auf deren vollständige zulässige Füllung. Durch diese Ausgestaltung wird das Größenverhältnis der Druckgastanks untereinander vorteilhaft festgelegt. Da der hohe Lastbetrieb üblicherweise seltener vorkommt, ist es effektiver, deutlich kleinere Druckgastanks als Reservetanks einzusetzen, die bei teilentleertem großem Tank für den kurzen hohen Lastbetrieb zur Verfügung stehen.According to a further preferred embodiment, the largest compressed gas tank has a gas content which is higher by at least a factor of 2 than the other or the other compressed gas tanks, based on their complete permissible filling. By this configuration, the size ratio of the compressed gas tanks is advantageously determined with each other. Since the high load operation is usually less common, it is more effective to use much smaller compressed gas tanks as reserve tanks, which are available with partially depleted large tank for the short high load operation.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Fahrzeug-Gasantriebssystem vorgesehen, das insbesondere zur Durchführung des oben genannten Verfahrens geeignet ist. Das Fahrzeug-Gasantriebssystem umfasst mehrere mit einem Brenngas, insbesondere CNG, gefüllte Druckgastanks, die einen zu einem Brennraum führenden Auslass besitzen, und eine Steuerung, die die Auslässe der Druckgastanks in eine offene und eine geschlossene Stellung steuert. Mit Hilfe dieses Fahrzeug-Gasantriebssystems ist es möglich, das Fahrzeug in einem niedrigen und in einem hohen Lastbetrieb zu betreiben, wobei der höhere Lastbetrieb Gas mit zumindest einem ersten Mindestdruck aus einem der Druckgastanks und der niedrige Lastbetrieb Gas mit zumindest einem zweiten Mindestdruck aus einem der Druckgastanks benötigt. Dabei ist die Steuerung so ausgebildet, dass sie bei befüllten Druckgastanks anfangs einen ersten Druckgastank öffnet, der bis zum Erreichen eines ersten Mindestdrucks sowohl für den hohen als auch den niedrigen Lastbetrieb verwendet wird. Sobald der erste Mindestdruck erreicht wird, wechselt die Steuerung bei hohem Lastbetrieb zu einem weiteren Druckgastank, dessen Druck über dem ersten Mindestdruck liegt, und verwendet bei niedrigem Lastbetrieb bis zum Erreichen des zweiten Mindestdrucks den bisherigen Druckgastank weiter. Sobald ein Druckgastank den zweiten Mindestdruck erreicht, steht dieser dem Fahrzeug-Gasantriebssystem nicht mehr zur Verfügung, und es wird ein verbleibender Druckgastank verwendet, dessen Druck wenigstens dem Mindestdruck des jeweiligen Lastbetriebs entspricht.According to the invention, a vehicle gas drive system is also provided for achieving the abovementioned object, which is particularly suitable for carrying out the abovementioned method. The vehicle gas propulsion system includes a plurality of pressurized gas tanks filled with a fuel gas, particularly CNG, having an outlet leading to a combustion chamber and a controller controlling the outlets of the pressurized gas tanks to an open and a closed position. With the aid of this vehicle gas propulsion system, it is possible to operate the vehicle in a low and in a high load operation, the higher load operation gas with at least a first minimum pressure from one of the pressurized gas tanks and the low load operation gas with at least a second minimum pressure from one of the Pressure gas tanks needed. The controller is designed so that it initially opens a first compressed gas tank at filled compressed gas tanks, which is used until reaching a first minimum pressure for both the high and the low load operation. As soon as the first minimum pressure is reached, the control switches at high load operation to another pressurized gas tank whose pressure is above the first minimum pressure, and continues to use the previous pressurized gas tank at low load operation until reaching the second minimum pressure. As soon as a compressed gas tank reaches the second minimum pressure, it is no longer available to the vehicle gas drive system, and a remaining compressed gas tank is used whose pressure corresponds at least to the minimum pressure of the respective load operation.

Sollten zu einem Zeitpunkt keine Druckgastanks mit einem Druck von wenigstens dem ersten Mindestdruck mehr zur Verfügung stehen, so kann das Fahrzeug-Gasantriebssystem nur noch im niedrigen Lastbetrieb verwendet werden. Auf diese Weise werden die Druckgastanks je nach Anforderung des Lastbetriebs wechselseitig verwendet und nacheinander bis zum zweiten Mindestdruck geleert. Hierdurch lässt sich das Fahrzeug länger ohne Leistungsreduktion fahren.If at a time no compressed gas tanks are available with a pressure of at least the first minimum pressure more, the vehicle gas propulsion system can only be used in low load operation. In this way, the compressed gas tanks are used alternately depending on the requirements of the load operation and emptied sequentially to the second minimum pressure. As a result, the vehicle can be driven longer without power reduction.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Fahrzeug-Gasantriebssystems ist die Steuerung so ausgelegt, dass sie den weiteren Druckgastank nach Erreichen des ersten Mindestdrucks im niedrigen Lastbetrieb öffnet. Hierdurch kann der weitere Druckgastank noch für den niedrigen Lastbetrieb verwendet werden.According to an advantageous embodiment of the vehicle gas drive system, the controller is designed so that it opens the further compressed gas tank after reaching the first minimum pressure in low load operation. As a result, the additional compressed gas tank can still be used for the low load operation.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Fahrzeug-Gasantriebssystem unterschiedlich große Druckgastanks auf, und die Steuerung ist insbesondere so ausgebildet, dass zuerst der größte Druckgastank im hohen Lastbetrieb geöffnet wird und/oder die Druckgastanks nacheinander vom größten bis zum kleinsten Druckgastank zuerst im hohen Lastbetrieb und, sobald sie bis zum ersten Mindestdruck „leergefahren” sind, unmittelbar anschließend bei gewähltem niedrigen Lastbetrieb geöffnet werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die für den hohen Lastbetrieb zur Verfügung stehende Gasmenge maximiert wird.According to a further advantageous embodiment, the vehicle gas drive system has different sized pressurized gas tanks, and the control is particularly designed so that first the largest pressurized gas tank is opened in high load operation and / or the pressurized gas tanks successively from the largest to the smallest pressurized gas tank first in high load operation and as soon as they are "depleted" to the first minimum pressure, immediately afterwards be opened with selected low load operation. The advantage of this embodiment is that the amount of gas available for high load operation is maximized.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen: Further advantages and features will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. In these show:

1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug-Gasantriebssystem, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, und 1 an inventive vehicle gas propulsion system, which is operated by the method according to the invention, and

2 in einem Ablaufdiagramm den Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Gasantriebssystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 in a flowchart the operation of a vehicle gas propulsion system according to the invention and the method according to the invention.

Die 1 zeigt eine Fahrzeugunterseite mit einem Fahrzeug-Gasantriebssystem 10. Dieses umfasst mehrere mit Brennstoff, insbesondere CNG, gefüllte Druckgastanks 12, 14, 16 mit je einem Auslass 112, 114, 116, die mit einem Brennraum eines Verbrennungsmotors 18 mittels einer Leitung 20 in Strömungsverbindung stehen. An den Auslässen 112, 114, 116 sitzen jeweils separat ansteuerbare Magnetventile 212, 214, 216, die die Auslässe 112, 114, 116 mit der Leitung 20 optional verbinden oder die Auslässe geschlossen halten.The 1 shows a vehicle underside with a vehicle gas propulsion system 10 , This includes several compressed gas tanks filled with fuel, in particular CNG 12 . 14 . 16 with one outlet each 112 . 114 . 116 connected to a combustion chamber of an internal combustion engine 18 by means of a line 20 in fluid communication. At the outlets 112 . 114 . 116 each seat separately controllable solenoid valves 212 . 214 . 216 that the outlets 112 . 114 . 116 with the line 20 connect optional or keep the outlets closed.

Das Fahrzeug-Gasantriebssystem 10 arbeitet mit Brenngasdirekteinblasung, d. h. ohne Pumpen. Das Fahrzeug-Gasantriebssystem 10 umfasst weiter eine Steuerung 22, die die Magnetventile 212 bis 216 und damit die Auslässe 112 bis 116 der Druckgastanks 12, 14, 16 in eine offene und eine geschlossene Stellung steuert.The vehicle gas propulsion system 10 works with direct fuel gas injection, ie without pumps. The vehicle gas propulsion system 10 further includes a controller 22 holding the solenoid valves 212 to 216 and thus the outlets 112 to 116 the compressed gas tanks 12 . 14 . 16 in an open and a closed position controls.

Das Fahrzeug kann in einem hohen Lastbetrieb, hier Volllast, und einem niedrigen Lastbetrieb betrieben werden, wobei der höhere Lastbetrieb Gas mit zumindest einem ersten Mindestdruck aus einem der Druckgastanks 12, 14, 16 und der niedrige Lastbetrieb Gas mit zumindest einem zweiten Mindestdruck aus einem der Druckgastanks 12, 14, 16 benötigt.The vehicle can be operated in a high load operation, here full load, and a low load operation, wherein the higher load operation gas with at least a first minimum pressure from one of the pressurized gas tanks 12 . 14 . 16 and the low load operation gas with at least a second minimum pressure from one of the pressurized gas tanks 12 . 14 . 16 needed.

Die Steuerung 22 ist so ausgebildet, dass sie bei komplett befüllten Druckgastanks 12, 14, 16 anfangs einen ersten Druckgastank bis Erreichen eines ersten Mindestdrucks öffnet und anschließend den ersten Druckgastank im niedrigen Lastbetrieb bis Erreichen des zweiten Mindestdrucks öffnet und einen weiteren Druckgastank 12, 14, 16 im hohen Lastbetrieb bis Erreichen des ersten Mindestdrucks öffnet.The control 22 is designed so that they are completely filled with compressed gas tanks 12 . 14 . 16 initially opens a first pressurized gas tank until reaching a first minimum pressure and then opens the first pressurized gas tank in low load operation until reaching the second minimum pressure and another pressurized gas tank 12 . 14 . 16 in high load operation opens until reaching the first minimum pressure.

Die Steuerung 22 des Fahrzeug-Gasantriebssystems 10 ist so ausgelegt, dass sie den weiteren Druckgastank 12, 14, 16 nach Erreichen des ersten Mindestdrucks im niedrigen Lastbetrieb öffnet, d. h. das entsprechende Ventil 212, 214, 216 auf „offen” schaltet.The control 22 of the vehicle gas propulsion system 10 is designed to hold the other compressed gas tank 12 . 14 . 16 after reaching the first minimum pressure in low load operation opens, ie the corresponding valve 212 . 214 . 216 switched to "open".

Es sind unterschiedlich große Druckgastanks 12, 14, 16 im Fahrzeug-Gasantriebssystem 10 vorhanden. Der Druckgastank 12 hat einen um wenigstens den Faktor 2 höheren Gasinhalt als der andere bzw. die anderen, hier gleich großen Druckgastanks 14, 16, bezogen auf deren vollständige zulässige Füllung.There are different sized pressurized gas tanks 12 . 14 . 16 in the vehicle gas propulsion system 10 available. The compressed gas tank 12 has at least a factor of 2 higher gas content than the other or the other, here the same size pressurized gas tanks 14 . 16 , based on their complete permissible filling.

Bevorzugt weisen die Druckgastanks 12, 14, 16 im vollständig gefüllten Ausgangszustand alle denselben Anfangsdruck auf.Preferably, the pressurized gas tanks 12 . 14 . 16 in the completely filled initial state, all have the same initial pressure.

Die Druckgastanks 12, 14, 16 haben im Ausgangszustand zumindest einen Anfangsdruck von wenigstens 160, insbesondere wenigstens 180 bar.The compressed gas tanks 12 . 14 . 16 have in the initial state at least an initial pressure of at least 160, in particular at least 180 bar.

Der erste Mindestdruck beträgt wenigstens 17 bar, vorzugsweise wenigstens 19 bar, und/oder der zweite Mindestdruck wenigstens 1,5 bar, vorzugsweise wenigstens 1,9 bar. Die Steuerung öffnet bei vollen Tanks zuerst den größten Druckgastank 12 im hohen und niedrigen Lastbetrieb bis Erreichen des ersten Mindestdrucks. Danach wird der Druckgastank 12 nur im niedrigen Lastbetrieb gefahren. Bei hohem Lastbetrieb wird der nächst kleinere Druckgastank 14 geöffnet. Somit werden die Druckgastanks 12, 14, 16 nacheinander vom größten bis zum kleinsten Druckgastank 12, 14, 16 zuerst im hohen Lastbetrieb und unmittelbar anschließend im niedrigen Lastbetrieb geöffnet, wenn der erste Mindestdruck erreicht ist.The first minimum pressure is at least 17 bar, preferably at least 19 bar, and / or the second minimum pressure at least 1.5 bar, preferably at least 1.9 bar. The controller first opens the largest compressed gas tank when the tanks are full 12 in high and low load operation until the first minimum pressure is reached. Thereafter, the pressurized gas tank 12 only driven in low load operation. At high load operation, the next smaller compressed gas tank 14 open. Thus, the pressurized gas tanks 12 . 14 . 16 one after the other from the largest to the smallest pressurized gas tank 12 . 14 . 16 first opened in high load mode and immediately afterwards in low load mode when the first minimum pressure is reached.

In der 2 sind verschiedene Phasen beim Betrieb eines erfindungsgemäßen, hier zur Vereinfachung mit zwei Druckgastanks 12, 14 gezeigten Fahrzeug-Gasantriebssystems in einem Ablaufdiagramm dargestellt.In the 2 are different phases in the operation of an inventive, here for simplicity with two pressurized gas tanks 12 . 14 shown vehicle gas drive system shown in a flowchart.

Auf der linken Seite werden die Phasen mit den zur Anwendung kommenden Lastbetrieben und den jeweils verwendeten Druckgastanks angeführt. Die rechte Seite zeigt die Zustände der Druckgastanks, in denen sich diese während der einzelnen Phasen oder den Übergängen von einer Phase zur nächsten befinden.The left-hand side lists the phases with the load operations used and the compressed gas tanks used in each case. The right side shows the states of the pressurized gas tanks in which they are located during the individual phases or the transitions from one phase to the next.

In der ersten Phase wird der größere Druckgastank 12 sowohl im hohen Lastbetrieb LH als auch im niedrigen Lastbetrieb LN verwendet. Sobald der Druck des Druckgastanks 12 den ersten Mindestdruck p1 erreicht hat (Zustand II der Druckgastanks), wechselt die Steuerung 22 bei hohem Lastbetrieb LH zu Druckgastank 14 bzw. bei niedrigem Lastbetrieb LN zu Druckgastank 12, solange die Drücke der Druckgastanks 12, 14 über den jeweils notwendigen Mindestdrücken liegen. Diese anforderungsabhängige Nutzung der Druckgastanks 12, 14 ist in Phase zwei dargestellt.In the first phase, the larger pressurized gas tank 12 used both in the high load operation L H and in the low load operation L N. Once the pressure of the compressed gas tank 12 has reached the first minimum pressure p 1 (state II of the compressed gas tanks), the controller changes 22 at high load operation L H to pressurized gas tank 14 or at low load operation L N to compressed gas tank 12 as long as the pressures of the pressurized gas tanks 12 . 14 above the respective minimum pressures. This requirement-dependent use of compressed gas tanks 12 . 14 is shown in phase two.

Sollte der Druck des Druckgastanks 12 den zweiten Mindestdruck p2 erreichen, bevor der Druck des Druckgastanks 14 den ersten Mindestdruck p1 erreicht, dann steht der Druckgastank 12 für das Gasantriebssystem nicht mehr zur Verfügung, und der Druckgastank 14 wird sowohl im hohen Lastbetrieb LH als auch im niedrigen Lastbetrieb LN verwendet (dieser Zustand ist in der Figur nicht dargestellt).Should the pressure of the compressed gas tank 12 reach the second minimum pressure p 2 before the pressure of the compressed gas tank 14 reaches the first minimum pressure p 1 , then there is the compressed gas tank 12 for the gas drive system is no longer available, and the pressurized gas tank 14 is used both in the high load operation L H and in the low load operation L N (this state is not shown in the figure).

Sobald der Druck des Druckgastanks 14 den zweiten Mindestdruck p2 erreicht hat (Zustand IV der Druckgastanks), ist nur noch der niedrige Lastbetrieb LN möglich. In der dritten Phase ist daher gezeigt, dass nun für den niedrigen Lastbetrieb IN beide Druckgastanks 12 und 14 nacheinander verwendet werden, solange bis ihr Druck jeweils den Mindestdruck p2 erreicht (Zustand VI der Druckgastanks). An diesem Punkt steht dem Gasantriebssystem kein ausreichender Gasdruck mehr zur Verfügung, und das Gasantriebssystem kann nicht weiter verwendet werden.Once the pressure of the compressed gas tank 14 has reached the second minimum pressure p 2 (state IV of the compressed gas tanks), only the low load operation L N is possible. In the third phase is therefore shown that now for the low load operation I N both pressurized gas tanks 12 and 14 be used sequentially until their pressure reaches the minimum pressure p 2 (state VI of the pressurized gas tanks). At this point, the gas drive system will no longer have sufficient gas pressure available, and the gas drive system will be discontinued.

In einer weiteren, verallgemeinerten (nicht dargestellten) Ausführungsform werden mehr als zwei Druckgastanks verwendet. Auch hier wird anfangs ein erster Druckgastank bis zum Erreichen eines ersten Mindestdrucks sowohl für den hohen als auch den niedrigen Lastbetrieb verwendet. Sobald der erste Mindestdruck erreicht wird, erfolgt ein Wechsel bei hohem Lastbetrieb zu einem weiteren Druckgastank, dessen Druck über dem ersten Mindestdruck liegt, oder bei niedrigem Lastbetrieb wird der bisherige Druckgastank bis zum Erreichen des zweiten Mindestdrucks weiter verwendet. Sobald ein Druckgastank den zweiten Mindestdruck erreicht, steht dieser dem Fahrzeug-Gasantriebssystem nicht mehr zur Verfügung, und es wird ein verbleibender Druckgastank verwendet, dessen Druck wenigstens dem Mindestdruck des jeweiligen Lastbetriebs entspricht. Sollten zu einem Zeitpunkt keine Druckgastanks mit einem Druck von wenigstens dem ersten Mindestdruck mehr zur Verfügung stehen, so kann das Fahrzeug-Gasantriebssystem nur noch im niedrigen Lastbetrieb verwendet werden. Wenn schließlich der Druck aller Druckgastanks den zweiten Mindestdruck erreicht und das Fahrzeug-Gasantriebssystem nicht weiter verwendet werden kann, muss zwingend getankt werden. Auf diese Weise werden die Druckgastanks je nach Anforderung des Lastbetriebs wechselseitig verwendet und nacheinander bis zum zweiten Mindestdruck entleert.In another generalized embodiment (not shown), more than two pressurized gas tanks are used. Again, initially a first pressurized gas tank is used until reaching a first minimum pressure for both high and low load operations. As soon as the first minimum pressure is reached, a change occurs at high load operation to another pressurized gas tank whose pressure is above the first minimum pressure, or at low load operation of the previous pressurized gas tank is used until reaching the second minimum pressure. As soon as a compressed gas tank reaches the second minimum pressure, it is no longer available to the vehicle gas drive system, and a remaining compressed gas tank is used whose pressure corresponds at least to the minimum pressure of the respective load operation. If at a time no compressed gas tanks are available with a pressure of at least the first minimum pressure more, the vehicle gas propulsion system can only be used in low load operation. Finally, when the pressure of all the pressurized gas tanks reaches the second minimum pressure and the vehicle's gas propulsion system can no longer be used, fueling is mandatory. In this way, the compressed gas tanks are used alternately depending on the requirements of the load operation and drained successively to the second minimum pressure.

Vorzugsweise wird der kleinste Druckgastank zuletzt entleert.Preferably, the smallest compressed gas tank is finally emptied.

Claims (14)

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Gasantriebssystems (10) mit mehreren mit Brenngas, insbesondere CNG, gefüllten Druckgastanks (12, 14, 16), die mit einem Brennraum eines Verbrennungsmotors (18) in Strömungsverbindung stehen, wobei das Fahrzeug in einem hohen und einem niedrigen Lastbetrieb betreibbar ist und im hohen Lastbetrieb Gas mit zumindest einem ersten Mindestdruck und im niedrigen Lastbetrieb Gas mit zumindest einem gegenüber dem ersten Mindestdruck niedrigeren zweiten Mindestdruck betrieben wird, mit den Schritten: a) Zuführen von Gas zum Brennraum aus einem ersten Druckgastank (12, 14, 16), dessen Druck über dem ersten Mindestdruck liegt, bis zum Erreichen des ersten Mindestdrucks, und anschließend b) bei hohem Lastbetrieb: Zuführen von Gas zum Brennraum aus einem zweiten Druckgastank (12, 14, 16) bis zum Erreichen des ersten Mindestdrucks und c) bei niedrigem Lastbetrieb: Zuführen von Gas zum Brennraum aus dem ersten Druckgastank (12, 14, 16) bis zum Erreichen des zweiten Mindestdrucks.Method for operating a vehicle gas propulsion system ( 10 ) with a plurality of compressed gas tanks filled with fuel gas, in particular CNG ( 12 . 14 . 16 ) connected to a combustion chamber of an internal combustion engine ( 18 ), wherein the vehicle is operable in a high and a low load operation and in high load operation gas is operated with at least a first minimum pressure and gas in low load operation with at least one compared to the first minimum pressure second minimum pressure, comprising the steps of: a ) Supplying gas to the combustion chamber from a first pressurized gas tank ( 12 . 14 . 16 ), the pressure of which is above the first minimum pressure, until the first minimum pressure is reached, and then b) under high load operation: supply of gas to the combustion chamber from a second compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) until the first minimum pressure is reached and c) under low load operation: supply of gas to the combustion chamber from the first pressurized gas tank ( 12 . 14 . 16 ) until reaching the second minimum pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wechsel zwischen den Lastbetrieben zwischen den Schritten b) und c) umgeschaltet wird.A method according to claim 1, characterized in that when switching between the load operations between the steps b) and c) is switched. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Druckgastanks (12, 14, 16) vorhanden sind und nach Erreichen des ersten Mindestdrucks im zweiten Druckgastank (12, 14, 16) ein weiterer Druckgastank (12, 14, 16) bei hohem Lastbetrieb bis zum Erreichen des ersten Mindestdrucks und der zweite Druckgastank (12, 14, 16) bei niedrigem Lastbetrieb bis zu Erreichen des zweiten Mindestdrucks (12, 14, 16) und, falls noch weitere Druckgastanks (12, 14, 16) vorhanden sind, diese nacheinander bei hohem Lastbetrieb bis jeweils zu Erreichen des ersten Mindestdruck und der zuvor bei hohem Lastbetrieb benutzte Druckgastank (12, 14, 16) bis zum Erreichen des zweiten Mindestdrucks entleert werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least three pressurized gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) are present and after reaching the first minimum pressure in the second compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) another pressurized gas tank ( 12 . 14 . 16 ) at high load operation until reaching the first minimum pressure and the second compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) at low load operation until reaching the second minimum pressure ( 12 . 14 . 16 ) and, if more pressurized gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) are present, these successively at high load operation until each of reaching the first minimum pressure and the previously used at high load operation compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) are emptied until reaching the second minimum pressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mindestdruck wenigstens 17 bar, vorzugsweise wenigstens 19 bar beträgt und/oder der zweite Mindestdruck wenigstens 1,5 bar, vorzugsweise wenigstens 1,9 bar beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first minimum pressure is at least 17 bar, preferably at least 19 bar and / or the second minimum pressure is at least 1.5 bar, preferably at least 1.9 bar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgastanks (12, 14, 16) im vollständig gefüllten Ausgangszustand alle denselben Anfangsdruck aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) in the fully filled initial state all have the same initial pressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgastanks (12, 14, 16) im Ausgangszustand zumindest einen Anfangsdruck von wenigstens 160, insbesondere wenigstens 180 bar aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) in the initial state have at least an initial pressure of at least 160, in particular at least 180 bar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich große Druckgastanks (12, 14, 16) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that different sized pressurized gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) be used. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Druckgastank (12, 14, 16) zuletzt entleert wird.Method according to claim 7, characterized in that the smallest pressurized gas tank ( 12 . 14 . 16 ) is emptied last. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgastanks (12, 14, 16) nacheinander vom größten bis zum kleinsten bei hohem und/oder niedrigem Lastbetrieb entleert werden.Method according to claim 7 or 8, characterized in that the compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) are emptied successively from the largest to the smallest at high and / or low load operation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hohe Lastbetrieb ein Volllastbetrieb ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the high load operation is a full load operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf die vollständig gefüllten Druckgastanks (12, 14, 16), der größte Druckgastank (12) einen um wenigstens den Faktor 2 höheren Gasinhalt besitzt als der andere bzw. die anderen Druckgastanks (14, 16).Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that, based on the completely filled compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ), the largest compressed gas tank ( 12 ) has at least a factor of 2 higher gas content than the other or the other compressed gas tanks ( 14 . 16 ). Fahrzeug-Gasantriebssystem (10), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren mit einem Brenngas, insbesondere CNG, gefüllten Druckgastanks (12, 14, 16), die einen zu einem Brennraum führenden Auslass besitzen, und einer Steuerung (22), die die Auslässe der Druckgastanks (12, 14, 16) in eine offene und eine geschlossene Stellung steuert, wobei das Fahrzeug in einem niedrigen und in einem hohen Lastbetrieb betreibbar ist, wobei der höhere Lastbetrieb Gas mit zumindest einem ersten Mindestdruck aus einem der Druckgastanks (12, 14, 16) und der niedrige Lastbetrieb Gas mit zumindest einem zweiten Mindestdruck aus einem der Druckgastanks (12, 14, 16) benötigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (22) so ausgebildet ist, dass sie bei befüllten Druckgastanks (12, 14, 16) anfangs einen ersten Druckgastank (12, 14, 16) bis Erreichen eines ersten Mindestdruck öffnet und anschließend den ersten Druckgastank (12, 14, 16) im niedrigen Lastbetrieb bis Erreichen des zweiten Mindestdrucks öffnet und einen weiteren Druckgastank (12, 14, 16) im hohen Lastbetrieb bis Erreichen des ersten Mindestdrucks öffnet.Vehicle gas propulsion system ( 10 ), in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a plurality of compressed gas tanks filled with a fuel gas, in particular CNG, ( 12 . 14 . 16 ) having an outlet leading to a combustion chamber, and a controller ( 22 ), the outlets of the pressurized gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) in an open and a closed position, wherein the vehicle is operable in a low and in a high load operation, wherein the higher load operation gas with at least a first minimum pressure from one of the compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) and the low load operation gas with at least a second minimum pressure from one of the compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ), characterized in that the controller ( 22 ) is designed so that it is filled with compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) initially a first compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) until a first minimum pressure is reached and then the first compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) in low load operation until reaching the second minimum pressure and another compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) opens in high load operation until reaching the first minimum pressure. Fahrzeug-Gasantriebssystem (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (22) so ausgelegt ist, dass sie den oder die weiteren Druckgastanks (12, 14, 16) nach Erreichen des ersten Mindestdrucks im niedrigen Lastbetrieb öffnet.Vehicle gas propulsion system ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the controller ( 22 ) is designed so that it or the other compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) after reaching the first minimum pressure in low load operation opens. Fahrzeug-Gasantriebssystem (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich große Druckgastanks vorhanden sind, insbesondere wobei die Steuerung (22) so ausgebildet ist, dass zuerst der größte Druckgastank (12, 14, 16) im hohen Lastbetrieb geöffnet wird und/oder die Druckgastanks (12, 14, 16) nacheinander vom größten bis zum kleinsten Druckgastank (12, 14, 16) zuerst im hohen Lastbetrieb und nach Erreichen des ersten Mindestdrucks unmittelbar anschließend im niedrigen Lastbetrieb geöffnet werden.Vehicle gas propulsion system ( 10 ) according to claim 12 or 13, characterized in that different sized pressurized gas tanks are present, in particular wherein the controller ( 22 ) is designed so that first the largest compressed gas tank ( 12 . 14 . 16 ) is opened in high load operation and / or the compressed gas tanks ( 12 . 14 . 16 ) successively from the largest to the smallest pressurized gas tank ( 12 . 14 . 16 ) are first opened in high load operation and immediately after reaching the first minimum pressure in low load operation.
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