DE19524413B4

DE19524413B4 - Kraftstoffaufbereitungsanlage für gasförmigen Brennstoff

Info

Publication number: DE19524413B4
Application number: DE1995124413
Authority: DE
Inventors: Kurt Dusl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2015-07-06
Also published as: DE19524413A1

Abstract

Kraftstoffaufbereitungsanlage einer Brennkraftmaschine mit diskontinuierlich arbeitender Dosiervorrichtung (2) für gasförmigen Kraftstoff, wobei stromauf der Dosiervorrichtung eine Druckregeleinheit zur Einstellung eines definierten Kraftstoffdruckes in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinheit als ein von einer elektronischen Steuereinheit (9) mit Taktimpulsen angesteuertes Magnetventil (7) ausgebildet ist und dass stromab des Magnetventils (7) Sensoren (8a, 8b) zur Ermittlung von Kraftstoffdruck und Kraftstofftemperatur vorgesehen sind, deren Signale bei der Ansteuerung des Magnetventils (7) berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffaufbereitungsanlage einer Brennkraftmaschine mit diskontinuierlich arbeitender Dosiervorrichtung für gasförmigen Kraftstoff, wobei stromauf der Dosiervorrichtung eine Druckregeleinheit zur Einstellung eines definierten Kraftstoffdruckes in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Eine derartige Druckregeleinheit in Verbindung mit einer kontinuierlich arbeitenden Dosiervorrichtung ist in der DE 35 03 593 gezeigt, in Verbindung mit einer diskontinuierlich arbeitenden Dosiervorrichtung bildet eine derartige Kraftstoffaufbereitungsanlage zumindest internen Stand der Technik.
Brennkraftmaschinen können neben flüssigen Kraftstoffen auch mit gasförmigen Kraftstoffen betrieben werden. Dabei kann eine Kraftstoffaufbereitungsanlage zum Einsatz kommen, die den bekannten Kraftstoff-Einspritzanlagen für Benzinbetrieb mit diskontinuierlich angesteuerten Einspritzventilen ähnlich ist. Bei diesen mit diskontinuierlicher Kraftstoffeinspritzung arbeitenden Aufbereitungsanlagen für Flüssigkraftstoff wird mittels eines Druckreglers stromauf der Einspritzventile bzw. der Dosiervorrichtung ein definierter Kraftstoffdruck u. a. in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine eingestellt, nachdem die Kraftstoffeinspritzung wie bekannt in das Saugrohr der Brennkraftmaschine erfolgt. Eine vergleichbare Anlage ist für den Betrieb mit gasförmigem Kraftstoff denkbar, jedoch hierfür insofern nachteilig, als die bekannten mechanischen Druckregler einen Sekundärdruck einstellen, der vom Durchsatz und von der Druckdifferenz bzw. dem einzuregelnden Druckverhältnis beeinflusst wird. Nun liegt aber bei Kraftstoffaufbereitungsanlagen für gasförmigen Kraftstoff, so beispielsweise Erdgas, im Gasvorratsbehälter dieser gasförmige Kraftstoff unter relativ hohen Drücken vor, so dass an der Druckregeleinheit ein relativ hohes Druckgefälle auftritt. Unter anderem aufgrund diesen hohen Druckgefälles, aber auch aufgrund von Fertigungstoleranzen kann somit unter Verwendung üblicher mechanischer Druckregeleinheiten kein ausreichend exakter Kraftstoffdruck stromauf der Dosiervorrichtung für gasförmigen Kraftstoff eingestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine demgegenüber verbesserte Druckregeleinheit für eine Kraftstoffaufbereitungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Druckregeleinheit als ein von einer elektronischen Steuereinheit mit Taktimpulsen angesteuertes Magnetventil ausgebildet ist und dass stromab des Magnetventils Sensoren zur Ermittlung von Kraftstoffdruck und Kraftstofftemperatur vorgesehen sind, deren Signale bei der Ansteuerung des Magnetventils berücksichtigt werden. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist ein relativ einfaches Magnetventil vorgesehen, das insbesondere unter Zuhilfenahme von Sensoren, mit denen der Kraftstoffdruck sowie die Kraftstofftemperatur stromab dieses Magnetventils ermittelt wird, exakt den erforderlichen Kraftstoffdruck einzustellen vermag. Angesteuert wird dieses Magnetventil von einer elektronischen Steuereinheit, die eine Vielzahl von relevanten Daten zur Bestimmung des erforderlichen Kraftstoffdruckes verarbeiten kann. Neben dem Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine sowie aktuellen Temperaturverhältnissen werden hierbei insbesondere auch die oben genannten Sensorsignale über Kraftstoffdruck und Kraftstofftemperatur stromab des Magnetventils berücksichtigt
Das Magnetventil kann als 2/2-Wegesitzventil ausgebildet sein, welches im Takt der Ansteuerung öffnet und schließt, wobei über eine Veränderung des Tastverhältnisses, d. h. über ein Verhältnis der Zeitdauer des bestromten und nicht bestromten Zustandes der Gasdurchsatz durch das Magnetventil so gesteuert werden kann, dass sich der gewünschte Sekundärdruck stromab des Magnetventils einstellt. In diesem Zusammenhang kann es erforderlich sein, ein Dämpfungselement zur Bekämpfung von Druckpulsationen im Kraftstoffsystem stromab des Magnetventils vorzusehen. Im einfachsten Fall kann dieses Dämpfungselement als Drossel ausgebildet sein, die vorteilhafterweise zugleich als Durchfluss-Begrenzungselement fungieren kann.
Alternativ kann das Magnetventil jedoch auch als 2/2-Wegeschieberventil ausgebildet sein. Letzteres kann als sog. Proportional-Magnetventil arbeiten. Dies bedeutet, dass der Magnet des Magnetventils mit einer solch hohen Frequenz elektrisch angesteuert wird, dass er den Schaltimpulsen mechanisch nicht folgen kann. über eine Veränderung des Tastverhältnisses wird dann der mittlere elektrische Strom durch die Magnetspule eingestellt. Das Ventil öffnet den Ventilquerschnitt proportional zum elektrischen Strom, da der Magnet beispielsweise gegen ein Federelement arbeitet. Falls die Regelgenauigkeit dies erfordern sollte, ist es auch möglich das entsprechende Magnetventil anstelle des Federelementes mit gegeneinander arbeitenden Magneten auszurüsten.
Das als Druckregeleinheit vorgesehene Magnetventil kann zur Vermeidung einer Vereisungsgefahr beheizt sein, wobei die Heizenergie elektrisch oder mittels der Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine – dies kann auch thermostatisch geregelt erfolgen – zugeführt werden kann.
Die beigefügte, im folgenden erläuterte Prinzipskizze zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 eine Verteilerleiste für gasförmigen Kraftstoff bezeichnet, von der mehrere Dosiervorrichtungen 2 in Form diskontinuierlich arbeitender Kraftstoff-Einspritzventile für gasförmigen Kraftstoff abzweigen. Jede Dosiervorrichtung 2 ist einem Zylinder einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine zugeordnet.
Mit gasförmigem Kraftstoff versorgt wird die Verteilerleiste 1 aus einem Gasdruckbehälter 3, in dem beispielsweise Erdgas unter einem Absolutdruck von beispielsweise 200 bar gespeichert ist. In der Verbindungsleitung 4 zwischen dem Gasdruckbehälter 3 sowie der Verteilerleiste 1 ist zunächst ein Absperr-Magnetventil 5 vorgesehen, an welches sich ein Filter 6 anschließt. Schließlich folgt ein Magnetventil 7, das als Druckregeleinheit wirkt. Stromab dieses Magnetventiles 7 sind zwei Sensoren 8a, 8b vorgesehen, mit Hilfe derer der Kraftstoffdruck sowie die Kraftstofftemperatur in der Verbindungsleitung 4 am Einbauort dieser Sensoren 8a, 8b ermittelt wird.
Angesteuert wird das Magnetventil 7 von einer elektronischen Steuereinheit 9. Die entsprechende elektrische Vernetzung ist in der beigefügten Prinzipskizze dargestellt, dabei ist die elektrische Energiequelle mit U_B bezeichnet. Wie weiter oben erläutert kann das Magnetventil 7 dabei als 2/2-Wegesitzventil oder als 2/2-Wegeschieberventil ausgebildet sein, entsprechend erfolgt auch die Ansteuerung durch die elektronische Steuereinheit 9. Letztere kann im übrigen auch die Einspritzventile bzw. die Dosiervorrichtungen 2 ansteuern, ebenso das Absperr-Magnetventil 5. Insbesondere kann die elektronische Steuereinheit 9 in das an sich bekannte, übliche elektronische Brennkraftmaschinen-Steuergerät integriert sein.
Mit der beschriebenen Druckregeleinheit in Form eines elektronisch angesteuerten Magnetventiles ist somit auf einfache Weise in einer Kraftstoffaufbereitungsanlage einer Brennkraftmaschine für gasförmigen Kraftstoff stromauf der Dosiervorrichtungen 2 exakt ein definiertes Druckniveau einstellbar. Dabei können auf ebenso einfache Weise Zusatzfunktionen berücksichtigt werden, so können beispielsweise beliebige Durchsatz-Druck-Kennlinien in der elektronischen Steuereinheit 9 berücksichtigt sein, ebenso ist die Einstellung eines durchsatzunabhängigen Sekundärdruckes stromab des Magnetventiles 7 möglich. Ferner kann der Sekundärdruck an Brennkraftmaschinen-Betriebszustände angepaßt werden, beispielsweise kann bei höherer Brennkraftmaschinen-Leistung ein höherer Druck in der Kraftstoffaufbereitungsanlage bereitgestellt werden. Insgesamt zeichnet sich die beschriebene Kraftstoffaufbereitungsanlage somit durch höchste Funktionalität und Kompaktheit aus. Dabei ist es vorteilhaft, bei Verwendung eines Magnetventiles 7 mit einem Rücksteil-Federelement die Auslegung bzw. Ansteuerung so zu wählen, daß dieses Magnetventil im stromlosen Ruhe-Zustand den Gasdurchfluß sperrt.

Claims

Kraftstoffaufbereitungsanlage einer Brennkraftmaschine mit diskontinuierlich arbeitender Dosiervorrichtung (2) für gasförmigen Kraftstoff, wobei stromauf der Dosiervorrichtung eine Druckregeleinheit zur Einstellung eines definierten Kraftstoffdruckes in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinheit als ein von einer elektronischen Steuereinheit (9) mit Taktimpulsen angesteuertes Magnetventil (7) ausgebildet ist und dass stromab des Magnetventils (7) Sensoren (8a, 8b) zur Ermittlung von Kraftstoffdruck und Kraftstofftemperatur vorgesehen sind, deren Signale bei der Ansteuerung des Magnetventils (7) berücksichtigt werden.
Kraftstoffaufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (7) als 2/2-Wegesitzventil oder als 2/2-Wegeschieberventil ausgebildet ist.
Kraftstoffaufbereitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Magnetventils (7) ein Dämpfungselement zur Bekämpfung von Druckpulsationen vorgesehen ist.
Kraftstoffaufbereitungsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (7) beheizbar ist.