WO2009095104A1 - Verfahren und vorrichtung zum einstellen eines betriebsdruckes in einem kraftstoffreservoir - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a pressure in a fuel reservoir of an internal combustion engine.
  • the invention further relates to a device for adjusting the pressure in a fuel reservoir.
  • the fuel In internal combustion engines, which are operated with gaseous fuels, the fuel is usually stored under high pressure in a fuel tank. From there, the pressurized fuel is routed in lines to a pressure control module, which relaxes the fuel to the desired operating pressure. The now present under lower pressure fuel is fed to a fuel reservoir (Rail). From the fuel reservoir, the fuel is passed through one or more injection valves in the cylinders of the engine to ultimately supply them with the required amount of fuel.
  • the used pressure control module is often realized mechanically.
  • Spring diaphragm systems or piston pressure reducers are known whose mode of operation is based on an equilibrium of forces between pressure forces and spring forces. Between a certain bias of the spring and one of the pressurized surface corresponding pressure force is an equilibrium, which in Pressure reducer determines the position of a closure element. As a result, the size of a throttle cross-section is determined, which corresponds to the fuel-flow area. The size of the throttle cross-section determines the fuel flow through the pressure control valve.
  • the bias of the spring in the pressure control valve is set manually once, whereby the operating pressure in the fuel reservoir over the service life of the vehicle is kept at a constant level. During operation, the operating pressure is then no longer changed.
  • a high fuel pressure may be advantageous in order to supply a sufficient amount of fuel to the cylinders despite the very short injection times due to the high speed.
  • a lower fuel pressure can increase the range of a motor vehicle provided with the internal combustion engine, which may make sense with small tank fillings.
  • controllable pressure control valves are known in which the size of the throttle cross-section is set variably by a solenoid proportional valve. Depending on the control of the solenoid valve, a closure element is moved against a spring force and thereby set a specific cross-sectional area, which determines the fuel flow into the fuel reservoir and thereby the operating pressure.
  • the control of the pressure control valves is carried out in accordance with a regulation so that an adjustable target pressure is reached in the fuel reservoir.
  • the above-mentioned problem of stiction in the control of the pressure control valve with small manipulated variable changes should be avoided.
  • a method for adjusting a pressure in a fuel reservoir of an internal combustion engine by means of a pressure regulating valve is provided.
  • a pressure control valve is controlled by means of a control variable-dependent drive signal so that the pressure control valve a first opening state for a first time period and a second ⁇ réelleszu stood for a second period alternately occupies to realize a predetermined by the manipulated variable fuel supply to the fuel reservoir.
  • the manipulated variable can be determined by means of a pressure control which determines the manipulated variable as a function of a desired pressure in the fuel reservoir and an actual pressure present in the fuel reservoir.
  • the above method provides for actuating a pressure regulating valve for a gas-fueled internal combustion engine having a variable first and second time duration in order to set the fuel pressure in a fuel reservoir in accordance with a presettable manipulated variable.
  • the manipulated variable may, for example, have only slight changes at high fuel pressures applied upstream of the pressure control valve, which results in an actuating force which is very low.
  • the pressure regulating valve In order to avoid that the pressure regulating valve can no longer be adjusted sufficiently accurately with small changes in the actuating force, it is now provided to control the pressure regulating valve so that changes in the position of the pressure regulating valve are effected, ie a change in the opening state is achieved.
  • the periods of the ⁇ réelleszu states are variably adjusted according to a duty cycle.
  • the drive signal may be periodic and the sum of the first time duration and the second time duration correspond to a period duration of the drive signal.
  • the first opening state can correspond to a fully open pressure regulating valve and / or the second opening state can correspond to a completely closed pressure regulating valve. These opening states allow the control of the pressure regulating valve with fixed, specifiable voltage levels.
  • the on control signal may comprise a first pulse width modulated signal and / or during the second opening state the drive signal may comprise a second pulse width modulated signal, wherein the pulse width modulated signals have a fundamental frequency at which the pressure control valve corresponds to the level changes of the pulse width modulated signal can not follow.
  • the pulse width modulated signals have a fundamental frequency at which the pressure control valve corresponds to the level changes of the pulse width modulated signal can not follow.
  • Two pressure control valves can each be controlled in accordance with the manipulated variable with a control signal of the type described above, wherein the control signals are designed so that those opening states of the pressure control valves, in each case a higher fuel flow through the pressure control valve, overlap as little as possible.
  • At least one further pressure regulating valve can be actuated such that it is displaced in a first opening state, in which a higher fuel flow flows through the pressure regulating valve than in a second opening state, if the fuel flow required by the manipulated variable is at least the fuel flow caused by the first opening state corresponds, and that it is placed in the second opening state, when the required by the manipulated variable fuel flow is less than that caused by the first opening state fuel flow.
  • the drive signal may be applied to the pressure regulating valve depending on a blow-in signal for driving at least one inflation valve to supply fuel to the engine's internal combustion engine to effect delivery of fuel through the pressure control valve and discharge of fuel through the inflation valve into and out of the fuel reservoir substantially simultaneously , As a result, pressure pulsations in the fuel reservoir can be reduced.
  • a fuel delivery system for a gas powered internal combustion engine includes a fuel reservoir for providing a fuel under a predetermined pressure, a pressure regulating valve for supplying fuel of higher pressure to the fuel reservoir, and a control unit.
  • the control unit may be designed to control the pressure regulating valve with the aid of a control signal dependent on a manipulated variable in such a way that the pressure regulating valve alternately for a first time duration has a first opening state and for a second period of time occupies a second opening state to realize a predetermined by the manipulated variable fuel supply into the fuel reservoir.
  • two pressure control valves may be provided, wherein the control unit is designed to control the two pressure control valves according to the manipulated variable in each case with a drive signal, wherein the drive signals are designed so that those opening conditions of the pressure control valves, in which a higher fuel flow flows through the pressure control valve as possible little overlap.
  • At least one further pressure regulating valve may be provided, which is so controlled that it is in the first opening state, in which a higher fuel flow through the pressure regulating valve than in a second ⁇ réelleszu, is offset when the required by the manipulated variable fuel flow at least corresponds to the fuel flow caused by the first opening state, and that it is placed in the second opening state when the fuel flow required by the manipulated variable is less than the fuel flow caused by the first opening state.
  • control unit may be configured to apply the drive signal to the pressure control valve depending on a blow-in signal for driving a blow-in valve for supplying fuel to the engine of the internal combustion engine, supply of fuel through the pressure control valve and discharge of fuel through the injection valve into and out of the fuel reservoir essentially at the same time.
  • a blow-in signal for driving a blow-in valve for supplying fuel to the engine of the internal combustion engine
  • a computer program including a program code which, when executed on a data processing unit, executes the above method.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a fuel supply system for an internal combustion engine according to an embodiment
  • FIG. 2 is a signal-time diagram for illustrating the drive signal for the pressure control valve of the embodiment of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic representation of a fuel supply system for an internal combustion engine according to another embodiment with two pressure control valves;
  • Fig. 4 is a signal-time diagram showing the driving signals for the pressure regulating valve of the embodiment of Fig. 3; 5 shows a schematic illustration of a fuel supply system for an internal combustion engine according to a further embodiment with three pressure control valves;
  • Fig. 6 is a signal-time diagram showing the driving signals for the pressure regulating valve of the embodiment of Fig. 3; 7 shows a schematic illustration of a fuel supply system for an internal combustion engine according to a further embodiment with four pressure control valves; and
  • FIG. 8 is a signal-time diagram for illustrating the drive signals for the pressure control valve of the embodiment of FIG. 7.
  • Fig. 1 schematically shows a fuel supply system for an internal combustion engine 30 for operation with a gaseous fuel.
  • Gaseous fuels are usually stored in a fuel tank 1 under pressure and removed via a suitable fuel line 20. Since the gaseous fuel of internal combustion engine 30 generally has to be provided at a lower pressure for proper operation, the fuel line 20 supplies the fuel to a pressure reducer 2, the fuel from the fuel reservoir 1 under high fuel pressure in a common fuel reservoir 3 (common rail) under a reduced operating pressure. From the common fuel reservoir 3, the fuel is then supplied via one or more (four in the present example) injection valves 4 to the corresponding cylinders of the internal combustion engine 30.
  • a pressure regulation is provided, which is realized in a corresponding control unit 6.
  • the control unit 6 is connected to a pressure sensor 5 provided on the fuel reservoir 3 to detect the fuel pressure prevailing therein.
  • the control unit 6 controls the pressure reducer 2 as a function of a predetermined or predefinable setpoint pressure, which results, for example, from a desired or determined operating state of the internal combustion engine 30, and from the actual pressure measured in the fuel reservoir 3 via the pressure sensor 5.
  • a pressure regulating valve 7 is provided, which is controlled by a suitable control signal from the control unit 6 according to a specific control variable determined by the pressure control.
  • the pressure regulating valve 7 may be formed with a movable shutter member which may be connected by a suitable actuator, e.g. piezoelectrically, magnetically, etc. is controlled to set a predetermined passage cross-section.
  • the manipulated variable results from the control concept implemented in the control unit 6 and is dependent on the actual pressure in the fuel reservoir and the predetermined desired pressure.
  • the manipulated variable is converted in the control unit 6 into a first drive signal SV1, which may correspond to that of FIG. 2, for example.
  • the drive signal is periodic with a period T and has a first ten period to Ti, to which the pressure regulating valve 7 is opened or is set in a first opening state, and a second period T 2 , to which the pressure regulating valve is closed or is placed in a second opening state.
  • the second opening state causes a smaller passage cross section and thus a lower fuel flow than the first opening state.
  • the first drive signal SV1 may be provided with logic levels 1 and 0 corresponding, for example, to specified voltage levels, the drive signal having the logic level 1 opening the pressure control valve 7 and the logic level 0 of the drive signal closing the pressure control valve 7.
  • the duty cycle is defined as the ratio of the time Ti to the total period T and determines the average amount of fuel that can flow into the fuel reservoir, i. determines the average fuel flow. In this way, the manipulated variable can be realized as the amount of fuel supplied to the fuel reservoir 3.
  • the period T as well as the individual durations Ti, T 2 are at least so great that the pressure regulating valve 7 can set or reach the opening state specified by the control signal, ie position of the pressure regulating valve or passage cross section, ie at the logic level 1 of the control signal, ie when the corresponding voltage level is applied, the pressure regulating valve moves into the open position and reaches it, and at the logic level 0 of the control signal, ie when the corresponding voltage level is applied, the pressure regulating valve 7 moves the pressure regulating valve into the closed position. Position and reach this.
  • Fig. 3 another embodiment with two pressure control valves 7, 8 is shown.
  • the two pressure control valves are controlled with the first and a second control signals SV1, SV2, so that the two pressure control valves 7, 8 are each controlled with a predetermined by the control unit 6 duty cycle according to the required manipulated variable.
  • the duty cycles of both drive signals SV1, SV2 may be the same or different and cause that on average the desired amount of fuel is supplied to the fuel reservoir 3.
  • control signals are adapted to each other so that the two pressure control valves 7, 8 are intermittently placed in an open state.
  • This is illustrated as an example in Fig. 4, wherein the drive signals realize a duty cycle of less than 50% in the pressure control valves 7, 8 and the open state of the first pressure control valve 7 is provided in each case during a closed state of the second pressure control valve 8.
  • the drive signals realize a duty cycle of less than 50% in the pressure control valves 7, 8 and the open state of the first pressure control valve 7 is provided in each case during a closed state of the second pressure control valve 8.
  • the corresponding other pressure control valve 7, 8 should be open. In this way, pressure fluctuations in the fuel reservoir 3 can be reduced.
  • the pressure control valves 7, 8 have the same passage cross section, but may also be provided with different passage cross sections under certain circumstances, if the duty cycles of the corresponding drive signals take this into account.
  • FIG. 5 another embodiment is shown.
  • the embodiment of FIG. 5 has a pressure reducer, with three pressure control valves 7, 8, 9, wherein two of the pressure control valves 7, 8 have the same cross section A S vi, A s v2 and another pressure control valve 9, the sum of the passage cross sections of the other two Pressure control valves 7, 8 has. That is, in the case that the pressure control valves 7, 8 have a same passage cross-section, the passage cross-section of the pressure control valve 9 is twice the passage cross section of the first and second pressure control valve 7, eighth Due to the increased passage cross-section of the third pressure control valve 9, it is not appropriate to control this with rapidly changing drive pulses, as this high pressure fluctuations in the fuel reservoir 3 would be caused.
  • the pressure control valves 7, 8, 9 are controlled, so that as long as the necessary fuel quantity can be provided by the first and second pressure control valves 7, 8, the third pressure control valve 9 is closed.
  • the pressure control valves 7, 8, 9 are further controlled, so that as soon as the required amount of fuel exceeds that amount of fuel that can be provided by the first and second pressure control valve 7, 8, the third pressure control valve 9 is permanently opened and the control of the first and second Pressure control valve 7, 8 is adapted to the corresponding control signals SV1, SV2 to the already provided via the third pressure control valve 9 fuel flow.
  • the adaptation takes place in such a way that the total fuel flow into the fuel reservoir 3 corresponds to that required by the manipulated variable.
  • the state in which the third pressure regulating valve 9 is opened is shown in the signal-time diagram of FIG.
  • the control of the pressure control valves takes place analogously.
  • the first and second pressure control valves 7, 8 are set as described above with corresponding activation signals SV1, SV2 at the duty cycle determined by the manipulated variable.
  • the third pressure regulating valve 9 has a passage cross section which corresponds to the sum of the passage cross sections of the first and second pressure regulating valves 7, 8.
  • the fourth pressure control valve 10 has a
  • Passage cross section which corresponds to the sum of the passage cross sections of the first, second and third pressure control valve 7, 8, 9.
  • the fourth pressure control valve 10 is not opened until a fuel flow is demanded by the manipulated variable, which is greater than the fuel flow provided by a permanently open fourth pressure control valve 10 becomes. That is, even in the embodiment of Fig. 7, the third and fourth pressure control valve 9, 10 are not driven by periodically changing drive signals, which are at a periodic Opening and closing the pressure control valves would lead, as is the case with the first and second pressure regulating valve 7, 8.
  • the number of pressure control valves for the pressure reducer 2 is arbitrary. Also, the number of pressure control valves, which are controlled by drive signals with periodically changing signal levels with a duty cycle, may be more than two. However, these should be pressure regulating valves with the smallest possible passage cross-section, since otherwise pressure pulsations with excessively high amplitude will be introduced into the fuel reservoir 3 when controlled with a duty cycle.
  • the pressure control valves with a higher passage cross section which are not controlled by control signals with periodically changing signal levels with a duty cycle, but which are permanently opened or closed according to the required manipulated variables, can be provided with different passage cross sections, which make it possible by suitable combination different Adjust fuel flows in the fuel reservoir 3.
  • the design of the pressure control valves 7, 8 depends on the height of the pressure fluctuations permissible in the fuel reservoir 3, which can be compensated by a suitable function in the control unit 6.
  • the frequency of the control ie the minimum period that is permissible, results from the valve characteristic of the corresponding pressure control valves 7, 8, wherein the fastest possible switching times, ie the response times of the pressure control valves are relevant.
  • the control signal must always be designed in such a way that the pressure regulating valve or the pressure control valves 7, 8 can follow the signal curve of the control signal, ie the respective pressure regulating valve 7, 8 must open or close the open position even at high and low duty cycles. Reach position completely or almost completely.
  • the control unit 6 controls the pressure control valves 7, 8 so that an opening of the corresponding pressure control valves 7, 8 takes place at a time, to which an opening of one or more of the injection valves 4 takes place.
  • the control unit 6 controls the pressure control valves 7, 8 so that an opening of the corresponding pressure control valves 7, 8 takes place at a time, to which an opening of one or more of the injection valves 4 takes place.
  • the synchronization can for example take place in that the period to control the pressure control valve or the pressure control valves 7, 8 as the sum of the first time period and the second time period to the rotational speed of the motor, that is equalized to the period of the Einblasesignale, with which the injection valves controlled become. Then only a compensation of the phase shift between the two Anêtsignalver13n is necessary to to match the time of taking the first opening state with the timing of opening one of the injection valves.
  • the present embodiments describe the case where the pressure control valves are completely opened or completely closed with a logic level of the drive signal.
  • the pulse width modulated control takes place in a frequency at which the pressure control valve can not follow the level changes of the drive signal.
  • a second opening state can be further adjusted by a corresponding second pulse width modulated drive signal, wherein the second opening state causes a lower fuel flow through the pressure regulating valve than the first opening voltage condition.
  • the first and the second opening state must correspond to positions of the pressure control valve, wherein a change between them, a force is required which is greater than the static friction of the respective pressure control valve.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Drucks in einem Kraftstoffreservoir (3) einer Brennkraftmaschine (30) mit Hilfe eines Druckregelventils (7), wobei das Druckregelventil (7) mit Hilfe eines von einer Stellgröße abhängigen Ansteuersignals so angesteuert wird, dass das Druckregelventil (7) einen ersten Öffnungszustand für eine erste Zeitdauer (T1) und einen zweiten, von dem ersten verschiedenen Öffnungszustand für eine zweite Zeitdauer (T2) wechselweise einnimmt, um eine durch die Stellgröße vorgegebene Kraftstoffzufuhr in das Kraftstoffreservoir (3) zu realisieren.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Betriebsdruckes in einem Kraftstoffreservoir
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Drucks in einem Kraftstoffreservoir eines Verbrennungsmotors. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vor- richtung zum Einstellen des Drucks in einem Kraftstoffreservoir.
Stand der Technik
Bei Brennkraftmaschinen, die mit gasförmigen Kraftstoffen betrieben werden, wird in der Regel der Kraftstoff unter hohem Druck in einem Kraftstoffvorratsbehälter gelagert. Von dort wird der unter Druck stehende Kraftstoff in Leitungen zu einem Druckregelmodul geleitet, welches den Kraftstoff auf den gewünschten Betriebsdruck entspannt. Der nun unter geringerem Druck vorliegende Kraftstoff wird einem Kraftstoffreservoir (Rail) zugeführt. Von dem Kraftstoffreservoir wird der Kraftstoff über ein oder mehrere Einblaseventile in die Zylinder des Verbrennungsmotors geleitet, um diese letztlich mit der benötigten Kraftstoffmenge zu versorgen.
Das eingesetzte Druckregelmodul wird häufig mechanisch realisiert. Bekannt sind Federmembransysteme oder Kolbendruckminderer, deren Wirkungsweise auf einem Kräftegleichgewicht zwischen Druckkräften und Federkräften beruht. Zwischen einer bestimmten Vorspannung der Feder und einer der druckbeaufschlagten Fläche entsprechenden Druckkraft stellt sich ein Gleichgewicht ein, welches im Druckminderer die Position eines Verschlusselementes bestimmt. Dadurch wird die Größe eines Drosselquerschnitts bestimmt, der der kraftstoffdurchströmten Fläche entspricht. Die Größe des Drosselquerschnitts bestimmt den Kraftstofffluss durch das Druckregelventil.
In der Regel wird bei Brennkraftmaschinen die Vorspannung der Feder im Druckregelventil einmalig manuell eingestellt, wodurch der Betriebsdruck im Kraftstoffreservoir über die Betriebsdauer des Fahrzeugs auf konstantem Niveau gehalten wird. Während des Betriebs wird dann der Betriebsdruck nicht mehr verändert.
Je nach Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (Lastfall, Drehzahl, bereitstehende Kraftstoffmenge usw.) kann es jedoch von Vorteil sein, den Betriebsdruck im laufenden Betrieb variabel zu gestalten. Beispielsweise kann bei hohen Drehzahlen und Volllast ein hoher Kraftstoffdruck von Vorteil sein, um eine ausrei- chende Kraftstoffmenge trotz der sehr geringen Einblasezeiten aufgrund der hohen Drehzahl den Zylindern zuzuführen. Andererseits kann ein geringerer Kraftstoffdruck die Reichweite eines mit der Brennkraftmaschine versehenen Kraftfahrzeugs steigern, was bei geringen Tankfüllungen sinnvoll sein kann.
Aus den Druckschriften EP 1 593 823 A1 und EP 0 710 905 A1 sind ansteuerbare Druckregelventile bekannt, bei der die Größe des Drosselquerschnitts durch ein Magnetproportionalventil variabel eingestellt wird. Je nach Ansteuerung des Magnetventils wird ein Verschlusselement gegen eine Federkraft bewegt und dadurch eine bestimmte Querschnittsfläche eingestellt, die den Kraftstofffluss in das Kraft- stoffreservoir und dadurch den Betriebsdruck bestimmt. Die Ansteuerung der Druckregelventile wird gemäß einer Regelung so durchgeführt, dass ein einstellbarer Soll-Druck in dem Kraftstoffreservoir erreicht wird. Diese beschriebenen Druckregelungen verwenden jeweils ein Proportionalventilkonzept, bei dem durch Änderung der Ansteuerung des Druckregelventils die durchströmte Querschnitts- fläche des Druckregelventils angepasst wird. Bei sehr hohem Kraftstoffdruck im Kraftstoffvorratsbehälter sind jedoch sehr geringe Stellbewegungen notwendig, um signifikante Änderungen des Betriebsdruckes einzustellen. Zur Realisierung der geringen Stellbewegungen sind nur geringe Stellkräfte für das in dem Druckregel- ventil vorgesehenen Verschlusselements notwendig. Diese geringen Stellkräfte können zum Teil unter den Haftreibungswerten des Verschlusselements liegen, wodurch sich eine ungenügende Regelbarkeit des Betriebsdrucks in dem Kraftstoffreservoir ergibt und die Gefahr von Schwingungen im Druckverlauf besteht.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffreservoir mit einem ansteuerbaren Druckregelventil zur Verfügung zu stellen, bei dem der Betriebsdruck in dem Kraftstoff reser- voir in verbesserter Weise geregelt werden kann. Insbesondere soll die oben er- wähnte Problematik der Haftreibung bei der Ansteuerung des Druckregelventils mit geringen Stellgrößenänderungen vermieden werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Einstellen eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffreservoir gemäß Anspruch 1 sowie durch die Steuereinheit, das Kraftstoffzuführungssystem und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Einstellen eines Drucks in einem Kraftstoffreservoir einer Brennkraftmaschine mit Hilfe eines Druckregelventils vor- gesehen. Ein Druckregelventil wird mit Hilfe eines von einer Stellgröße abhängigen Ansteuersignals so angesteuert, dass das Druckregelventil einen ersten Öffnungszustand für eine erste Zeitdauer und einen zweiten Öffnungszu stand für eine zweite Zeitdauer wechselweise einnimmt, um eine durch die Stellgröße vorgegebene Kraftstoffzufuhr in das Kraftstoffreservoir zu realisieren.
Insbesondere kann die Stellgröße anhand einer Druckregelung bestimmt werden, die abhängig von einem Soll-Druck im Kraftstoffreservoir und einem im Kraftstoffreservoir vorliegenden Ist-Druck die Stellgröße ermittelt. Das obige Verfahren sieht vor, ein Druckregelventil für eine gasbetriebene Brenn- kraftmaschine mit einer variablen ersten und zweiten Zeitdauer anzusteuern, um den Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffreservoir entsprechend einer vorgebbaren Stellgröße einzustellen. Die Stellgröße kann z.B. bei hohen, flussaufwärts an dem Druckregelventil anliegenden Kraftstoffdrücken nur geringe Änderungen aufweisen, die zu einer Stellkraft führen, die sehr gering ist. Um zu vermeiden, dass bei geringen Änderungen der Stellkraft das Druckregelventil nicht mehr ausreichend genau eingestellt werden kann, ist nun vorgesehen, das Druckregelventil so anzu- steuern, dass Änderungen der Stellung des Druckregelventils bewirkt werden, d.h. eine Änderung im Öffnungszustand erreicht wird. Um eine präzise Einstellung des Drucks im Kraftstoffreservoir abhängig von einem Betriebszustand zu ermöglichen, werden die Zeitdauern der Öffnungszu stände variabel gemäß einem Tastverhältnis eingestellt.
Durch eine derartige Ansteuerung des Druckregelventils kann weiterhin vermieden werden, dass bei geringen Änderungen der Stellgröße, die durch eine nur geringe Stell kraftänderung eine entsprechende Verstellung des Druckregelventils z.B. aufgrund der Haftreibung nicht erfolgt.
Das Ansteuersignal kann periodisch sein und die Summe der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer einer Periodendauer des Ansteuersignals entsprechen.
Weiterhin kann der erste Öffnungszustand einem vollständig geöffneten Druckre- gelventil und/oder der zweite Öffnungszustand einem vollständig geschlossenen Druckregelventil entsprechen. Diese Öffnungszustände ermöglichen die Ansteuerung des Druckregelventils mit festgelegten, vorgebbaren Spannungspegeln.
Alternativ oder zusätzlich kann während des ersten Öffnungszustands das An- Steuersignal ein erstes pulsweitenmodulierten Signal umfassen und/oder während des zweiten Öffnungszustands kann das Ansteuersignal ein zweites pulsweiten- moduliertes Signal umfassen, wobei die pulsweitenmodulierten Signale eine Grundfrequenz aufweisen, bei der das Druckregelventil den Pegeländerungen des pulsweitenmodulierten Signals nicht folgen kann. Dadurch kann eine präzise Einstellung des Durchlassquerschnitts des Druckregelventils erreicht werden.
Zwei Druckregelventile können gemäß der Stellgröße jeweils mit einem Ansteuer- signal der oben beschriebenen Art angesteuert werden, wobei die Ansteuersignale so ausgebildet sind, dass sich diejenigen Öffnungszustände der Druckregelventile, bei denen jeweils ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil fließt, sich möglichst wenig überlappen.
Weiterhin kann mindestens ein weiteres Druckregelventil so angesteuert werden, dass es in einem ersten Öffnungszustand, bei dem ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil fließt als bei einem zweiten Öffnungszustand, versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss mindestens dem durch den ersten Öffnungszustand bewirkte Kraftstofffluss entspricht, und dass es in den zweiten Öffnungszustand versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss geringer ist als der durch den ersten Öffnungszustand bewirkte Kraftstofffluss.
Das Ansteuersignal kann abhängig von einem Einblasesignal zur Ansteuerung von mindestens einem Einblaseventil zum Zuführen von Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine an das Druckregelventil angelegt werden, um Zufuhr von Kraftstoff durch das Druckregelventil und Abfuhr von Kraftstoff durch das Einblaseventil in und aus dem Kraftstoffreservoir im wesentlichen zeitgleich durchzuführen. Dadurch können Druckpulsationen im Kraftstoffreservoir reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftstoffzuführungssystem für eine gasbetriebene Brennkraftmaschine vorgesehen. Das Kraftstoffzuführungssystem um- fasst ein Kraftstoffreservoir zum Bereitstellen eines Kraftstoffes unter einem vorgegebenen Druck, ein Druckregelventil zum Zuführen von unter höherem Druck bereitgestelltem Kraftstoff in das Kraftstoffreservoir sowie eine Steuereinheit. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um das Druckregelventil mit Hilfe eines von einer Stellgröße abhängigen Ansteuersignals so anzusteuern, dass das Druckregelventil wechselweise für eine erste Zeitdauer einen ersten Öffnungszustand und für eine zweite Zeitdauer einen zweiten Öffnungszustand einnimmt, um eine durch die Stellgröße vorgegebene Kraftstoffzufuhr in das Kraftstoffreservoir zu realisieren.
Weiterhin können zwei Druckregelventile vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die zwei Druckregelventile gemäß der Stellgröße jeweils mit einem Ansteuersignal anzusteuern, wobei die Ansteuersignale so ausgebildet sind, dass sich diejenigen Öffnungszustände der Druckregelventile, bei denen ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil fließt, möglichst wenig überlap- pen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann mindestens ein weiteres Druckregelventil vorgesehen sein, das so angesteuert wird, dass es in den ersten Öffnungszustand, bei denen ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil fließt als bei einem zweiten Öffnungszu stand, versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss mindestens dem durch den ersten Öffnungszustand bewirkten Kraftstofffluss entspricht, und dass es in den zweiten Öffnungszustand versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss geringer ist als der durch den ersten Öffnungszustand bewirkte Kraftstofffluss.
Weiterhin kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um das Ansteuersignal abhängig von einem Einblasesignal zur Ansteuerung eines Einblaseventils zum Zuführen von Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine an das Druckregelventil anzulegen, um Zufuhr von Kraftstoff durch das Druckregelventil und Abfuhr von Kraftstoff durch das Einblaseventil in und aus dem Kraftstoffreservoir im Wesentlichen zeitgleich durchzuführen. Dadurch können Druckpulsationen im Kraftstoffreservoir reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren ausführt. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzuführungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 ein Signal-Zeit-Diagramm zur Darstellung des Ansteuersignals für das Druckregelventil der Ausführungsform der Fig. 1 Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzuführungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform mit zwei Druckregelventilen;
Fig. 4 ein Signal-Zeit-Diagramm zur Darstellung der Ansteuersignale für das Druckregelventil der Ausführungsform der Fig. 3; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzuführungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform mit drei Druckregelventilen;
Fig. 6 ein Signal-Zeit-Diagramm zur Darstellung der Ansteuersignale für das Druckregelventil der Ausführungsform der Fig. 3; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffzuführungssystems für eine Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform mit vier Druckregelventilen; und
Fig. 8 ein Signal-Zeit-Diagramm zur Darstellung der Ansteuersignale für das Druckregelventil der Ausführungsform der Fig. 7.
In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen gleiche Bezugszeichen Elementen gleicher bzw. vergleichbarer Funktion.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftstoffzuführungssystem für eine Brennkraftmaschine 30 zum Betreiben mit einem gasförmigen Kraftstoff. Gasförmige Kraftstoffe werden üblicherweise in einem Kraftstoffvorratsbehälter 1 unter Druck gelagert und über eine geeignete Kraftstoffleitung 20 entnommen. Da der gasförmige Kraftstoff der Brenn kraftmasch ine 30 für einen ordnungsgemäßen Betrieb in der Regel mit einem geringeren Druck bereitgestellt werden muss, führt die Kraftstoffleitung 20 den Kraftstoff einem Druckminderer 2 zu, der Kraftstoff von dem Kraft- stoffvorratsbehälter 1 unter hohem Kraftstoffdruck in einem gemeinsamen Kraftstoffreservoir 3 (Common Rail) unter einem reduzierten Betriebsdruck bereitstellt. Aus dem gemeinsamen Kraftstoffreservoir 3 wird der Kraftstoff dann über ein oder mehrere (im vorliegenden Beispiel vier) Einblaseventile 4 den entsprechenden Zylindern der Brennkraftmaschine 30 zugeführt.
Um den Kraftstoffdruck im Kraftstoffreservoir 3 an Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 30 bzw. des damit betriebenen Kraftfahrzeugs anpassen zu können, ist eine Druckregelung vorgesehen, die in einer entsprechenden Steuereinheit 6 realisiert ist. Die Steuereinheit 6 ist mit einem Drucksensor 5 verbunden, der an dem Kraftstoffreservoir 3 vorgesehen ist, um den darin herrschenden Kraftstoffdruck zu detektieren. Die Steuereinheit 6 steuert den Druckminderer 2 abhängig von einem vorgegebenen bzw. vorgebbaren Soll-Druck, der sich beispielsweise aus einem gewünschten oder festgestellten Betriebszustand der Brennkraftmaschine 30 ergibt, und von dem über den Drucksensor 5 gemessenen Ist-Druck im Kraftstoffreservoir 3 an.
Im Druckminderer 2 ist ein Druckregelventil 7 vorgesehen, das durch ein geeignetes Ansteuersignal von der Steuereinheit 6 gemäß einer bestimmten durch die Druckregelung bestimmten Stellgröße angesteuert wird. Das Druckregelventil 7 kann mit einem beweglichen Verschlusselement ausgebildet sein, das über einen geeigneten Aktor z.B. piezoelektrisch, magnetisch usw. angesteuert wird, um einen vorgegebenen Durchlassquerschnitt einzustellen.
Die Stellgröße ergibt sich aus dem in der Steuereinheit 6 realisierten Regelungs- konzept und ist abhängig von dem Ist-Druck im Kraftstoffreservoir und dem vorgegebenen Soll-Druck. Die Stellgröße wird in der Steuereinheit 6 in ein erstes Ansteuersignal SV1 umgesetzt, das beispielsweise dem der Fig. 2 entsprechen kann. Das Ansteuersignal ist periodisch mit einer Periodendauer T und weist einen ers- ten Zeitraum Ti auf, zu dem das Druckregelventil 7 geöffnet ist bzw. in einen ersten Öffnungszustand versetzt wird, und einen zweiten Zeitraum T2, zu dem das Druckregelventil geschlossen ist bzw. in einen zweiten Öffnungszustand versetzt wird. Der zweite Öffnungszustand bewirkt einen geringeren Durchlassquerschnitt und damit einen geringeren Kraftstofffluss als der erste Öffnungszustand.
Der Einfachheit halber kann das erste Ansteuersignal SV1 mit logischen Pegeln 1 und 0, die beispielsweise festgelegten Spannungspegeln entsprechen, bereitgestellt, wobei das Ansteuersignal mit dem logischen Pegel 1 das Druckregelventil 7 öffnet und der logische Pegel 0 des Ansteuersignals das Druckregelventil 7 schließt. Das Tastverhältnis ist definiert als das Verhältnis der Zeitdauer Ti zur Gesamtperiodendauer T und bestimmt die durchschnittliche Menge an Kraftstoff, die in das Kraftstoffreservoir einströmen kann, d.h. bestimmt den mittleren Kraftstofffluss. Auf diese Weise kann die Stellgröße als die dem Kraftstoffreservoir 3 zugeführte Kraftstoffmenge realisiert werden.
Die Periodendauer T sowie die einzelnen Zeitdauern Ti, T2 sind mindestens so groß, dass das Druckregelventil 7 den von dem Ansteuersignal vorgegebenen Öffnungszustand, d.h. Stellung des Druckregelventils bzw. Durchlassquerschnitt, einstellen bzw. erreichen kann, d.h. bei dem logischen Pegel 1 des Ansteuersignals, d.h. bei Anlegen des entsprechenden Spannungspegels, bewegt sich das Druckregelventil in die Offen-Stellung und erreicht diese, und bei dem logischen Pegel 0 des Ansteuersignals, d.h. bei Anlegen des entsprechenden Spannungspegels, wird das Druckregelventil 7 bewegt sich das Druckregelventil in die Ge- schlossen-Stellung und erreicht diese.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform mit zwei Druckregelventilen 7, 8 dargestellt. Die beiden Druckregelventile werden mit dem ersten und einem zweiten Ansteuersignalen SV1 , SV2 angesteuert, so dass die beiden Druckregelventile 7, 8 jeweils mit einem von der Steuereinheit 6 vorgegebenen Tastverhältnis gemäß der geforderten Stellgröße angesteuert werden. Die Tastverhältnisse beider Ansteuersignale SV1 , SV2 können gleich oder voneinander verschieden sein und bewirken, dass im Mittel die gewünschte Kraftstoffmenge dem Kraftstoffreservoir 3 zugeführt wird.
Es ist vorteilhaft, dass die Ansteuersignale so aneinander angepasst sind, dass die beiden Druckregelventile 7, 8 intermittierend in einen geöffneten Zustand versetzt werden. Dies ist als Beispiel in Fig. 4 dargestellt, wobei die Ansteuersignale ein Tastverhältnis von jeweils unter 50% in den Druckregelventilen 7, 8 realisieren und der geöffnete Zustand des ersten Druckregelventils 7 jeweils während eines geschlossenen Zustands des zweiten Druckregelventils 8 vorgesehen ist. Bei Tastverhältnissen der Ansteuersignale über 50% sollte zumindest die Zeitdauer, während der eines der Druckregelventile 7, 8 geschlossen ist, das entsprechende andere Druckregelventil 7, 8 geöffnet sein. Auf diese Weise lassen sich Druckschwankungen in dem Kraftstoffreservoir 3 reduzieren.
Die Druckregelventile 7, 8 weisen den gleichen Durchlassquerschnitt auf, können jedoch unter Umständen auch mit verschiedenen Durchlassquerschnitte versehen sein, wenn die Tastverhältnisse der entsprechenden Ansteuersignale dies berücksichtigen.
Bei maximaler Ansteuerung weisen die Tastverhältnisse der beiden Druckregelventile 7, 8 100% auf, d.h. das erste und zweite Druckregelventil 7, 8 sind konstant geöffnet.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Die Ausführungsform der Fig. 5 weist einen Druckminderer auf, mit drei Druckregelventilen 7, 8, 9, wobei zwei der Druckregelventile 7, 8 den gleichen Querschnitt ASvi, ASv2 aufweisen und ein weiteres Druckregelventil 9 die Summe der Durchlassquerschnitte der beiden anderen Druckregelventile 7, 8 aufweist. D.h. im Fall, dass die Druckregelventile 7, 8 einen gleichen Durchlassquerschnitt aufweisen, beträgt der Durchlassquer- schnitt des Druckregelventils 9 das Doppelte des Durchlassquerschnitts des ersten bzw. zweiten Druckregelventils 7, 8. Aufgrund des erhöhten Durchlassquerschnitts des dritten Druckregelventils 9 ist es nicht zweckmäßig, dieses mit schnell wechselnden Ansteuerpulsen anzusteuern, da dadurch hohe Druckschwankungen in dem Kraftstoffreservoir 3 hervorgerufen würden. Aus diesem Grunde werden die Druckregelventile 7, 8, 9 angesteu- ert, so dass, solange die notwendige Kraftstoffmenge von dem ersten und zweiten Druckregelventil 7, 8 bereitgestellt werden kann, das dritte Druckregelventil 9 geschlossen ist. Die Druckregelventile 7, 8, 9 werden weiterhin angesteuert, so dass sobald die geforderte Kraftstoffmenge diejenige Kraftstoffmenge übersteigt, die von dem ersten und zweiten Druckregelventil 7, 8 maximal bereitgestellt werden kann, das dritte Druckregelventil 9 dauerhaft geöffnet wird und die Ansteuerung des ersten und zweiten Druckregelventils 7, 8 mit den entsprechenden Ansteuersignalen SV1 , SV2 an den bereits über das dritte Druckregelventil 9 bereitgestellten Kraftstofffluss angepasst wird. Die Anpassung erfolgt so, dass der Gesamt- kraftstofffluss in das Kraftstoffreservoir 3 dem durch die Stellgröße geforderten entspricht. Der Zustand, bei dem das dritte Druckregelventil 9 geöffnet ist, ist in dem Signal-Zeit-Diagramm der Fig. 6 dargestellt.
Bei weiteren Ausführungsformen mit mehr als drei Druckregelventilen, wie z.B. der Ausführungsform der Fig. 7 mit vier Druckregelventilen 7, 8 ,9, 10 erfolgt die An- Steuerung der Druckregelventile analog. In der Ausführungsform der Fig. 7 wird das erste und zweite Druckregelventil 7, 8 wie oben beschrieben mit entsprechenden Ansteuersignalen SV1 , SV2 mit dem durch die Stellgröße bestimmten Tastverhältnis eingestellt. Das dritte Druckregelventil 9 weist einen Durchlassquerschnitt auf, der der Summe der Durchlassquerschnitte des ersten und zweiten Druckregelventils 7, 8, entspricht. Das vierte Druckregelventil 10 weist einen
Durchlassquerschnitt auf, der der Summe der Durchlassquerschnitte des ersten, zweiten und dritten Druckregelventils 7, 8, 9 entspricht. Wie bei dem dritten Druckregelventil 9 der Ausführungsform der Fig. 5 wird auch bei dem vierten Druckregelventil 10 erst dann geöffnet, wenn ein Kraftstofffluss durch die Stellgröße ge- fordert wird, der größer ist als der Kraftstofffluss, der von einem permanent geöffneten vierten Druckregelventil 10 bereitgestellt wird. D.h., auch in der Ausführungsform der Fig. 7 werden das dritte und vierte Druckregelventil 9, 10 nicht mit periodisch wechselnden Ansteuersignalen angesteuert, die zu einem periodischen Öffnen und Schließen der Druckregelventile führen würden, wie es bei dem ersten und zweiten Druckregelventil 7, 8 der Fall ist.
Im Wesentlichen ist die Anzahl der Druckregelventile für den Druckminderer 2 be- liebig. Auch die Anzahl der Druckregelventile, die durch Ansteuersignale mit periodisch wechselnden Signalpegeln mit einem Tastverhältnis angesteuert werden, kann mehr als zwei betragen. Es sollte sich jedoch hierbei um Druckregelventile mit einem möglichst geringen Durchlassquerschnitt handeln, da ansonsten bei einer Ansteuerung mit einem Tastverhältnis Druckpulsationen mit zu hoher Ampli- tude in das Kraftstoffreservoir 3 eingebracht werden.
Die Druckregelventile mit höherem Durchlassquerschnitt, die nicht durch Ansteuersignale mit periodisch wechselnden Signalpegeln mit einem Tastverhältnis angesteuert werden, sondern die entsprechend den geforderten Stellgrößen perma- nent geöffnet bzw. geschlossen sind, können mit verschiedenen Durchlassquerschnitten vorgesehen sein, die es ermöglichen, durch geeignete Kombination verschiedene Kraftstoffflüsse in das Kraftstoffreservoir 3 einzustellen.
Die Auslegung der Druckregelventile 7, 8 richtet sich nach der Höhe der im Kraft- stoffreservoir 3 zulässigen Druckschwankungen, die durch eine geeignete Funktion in der Steuereinheit 6 kompensiert werden können. Je größer die Durchlassquerschnitte der Druckregelventile 7, 8 sind, desto größer sind auch die Amplituden der Druckschwankungen, die durch einen Schaltvorgang verursacht werden.
Um die Größe der Amplituden der Druckschwankungen in dem Kraftstoffreservoir 3 zu verringern, sollte die Ansteuerung derjenigen Druckregelventile 7, 8, die mit dem Ansteuersignal mit einem Tastverhältnis angesteuert werden, mit einer möglichst kleinen Periodendauer, d.h. mit einer möglichst hohen Frequenz erfolgen, so dass die Amplitude der Druckschwankungen im Kraftstoffreservoir minimiert wer- den kann.
Die Frequenz der Ansteuerung, d.h. die minimale Periodendauer, die zulässig ist, ergibt sich durch die Ventilcharakteristik der entsprechenden Druckregelventile 7, 8, wobei die schnellstmöglichen Schaltzeiten, d.h. die Ansprechzeiten der Druckregelventile maßgeblich sind. Das Ansteuersignal muss stets so gestaltet sein, dass das Druckregelventil bzw. die Druckregelventile 7, 8 dem Signalverlauf des Ansteuersignals folgen kann, d.h. das betreffende Druckregelventil 7, 8 muss auch bei hohen und niedrigen Tastverhältnissen die Offen-Stellung bzw. die Geschlos- sen-Stellung vollständig oder annähernd vollständig erreichen.
Durch die Schaltvorgänge der beiden Druckregelventile 7, 8 mit den geringsten Durchlassquerschnitten werden Druckpulsationen in das Kraftstoffreservoir 3 ein- geleitet, die sich mit den eingeleiteten Pulsationen durch die ebenfalls periodisch erfolgenden Öffnungsvorgänge der Einblaseventile 4 überlagern. Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der Amplitude der Druckschwankungen besteht daher darin, die Ansteuerung der Druckregelventile 7, 8 sowie die Ansteuerung der Einblasventile 4 zu synchronisieren.
Vorzugsweise steuert die Steuereinheit 6 die Druckregelventile 7, 8 so an, dass ein Öffnen der entsprechenden Druckregelventile 7, 8 zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem auch ein Öffnen eines oder mehrerer der Einblasventile 4 erfolgt. Das bedeutet, dass in dem Moment, in dem Kraftstoff dem Kraftstoffreservoir 3 durch die Einblaseventile 4 entnommen wird, gleichzeitig Kraftstoff durch die Druckregelventile 7, 8 zugeführt wird. Dadurch verringert sich der Gradient des Druckanstiegs in dem Kraftstoffreservoir 3 deutlich. Zusätzlich zu dem Vorteil der verringerten Amplitude der Druckschwankungen ergeben sich Vorteile bei der Geräuschentwicklung. Durch die Synchronisation der Ansteuerung der Einblasventile 4 und der Druckregelventile 7, 8 können die durch die Schaltvorgänge der Druckregelventile 7, 8 hervorgerufenen Geräusche reduziert werden.
Die Synchronisation kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Periodendauer zur Ansteuerung des Druckregelventils bzw. der Druckregelventile 7, 8 als Summe der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer an die Drehzahl des Motors, d.h. an die Periodendauer der Einblasesignale angeglichen wird, mit der die Einblaseventile angesteuert werden. Dann ist lediglich ein Ausgleichen der Phasenverschiebung zwischen den beiden Ansteuersignalverläufen notwendig, um den Zeitpunkt des Einnehmens des ersten Öffnungszustandes mit dem Zeitpunkt des Öffnens eines der Einblaseventile in Übereinstimmung zu bringen.
Die vorliegenden Ausführungsformen beschreiben den Fall, bei dem die Druckre- gelventile mit einem logischen Pegel des Ansteuersignals vollständig geöffnet bzw. vollständig geschlossen werden. Es ist jedoch auch möglich, verschiedene Öffnungszustände der Druckregelventile vorzusehen und diese entsprechend einem geeigneten Ansteuersignal mit einem Tastverhältnis einzustellen. D.h. anstelle eines vollständig geöffneten Druckregelventils, das durch einen logischen Pegel 1 des Ansteuersignals bewirkt wird, kann ein erster Öffnungszustand des Druckregelventils durch ein geeignetes erstes pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal erfolgen. Die pulsweitenmodulierte Ansteuerung erfolgt in einer Frequenz, bei der das Druckregelventil den Pegeländerungen des Ansteuersignals nicht folgen kann.
Anstelle des vollständig geschlossenen Zustands, der bei einem logischen Pegel 0 des Ansteuersignals von dem Druckregelventil eingenommen wird, kann weiterhin ein zweiter Öffnungszustand durch ein entsprechend zweites pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal eingestellt werden, wobei der zweite Öffnungszustand einen geringeren Kraftstofffluss durch das Druckregelventil bewirkt als der erste Öff- nungszustand. Der erste und der zweite Öffnungszustand müssen jedoch Stellungen des Druckregelventils entsprechen, wobei bei einem Wechsel zwischen diesen eine Stellkraft notwendig ist, die größer ist als die Haftreibung des jeweiligen Druckregelventils.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Einstellen eines Drucks in einem Kraftstoffreservoir (3) einer Brennkraftmaschine (30) mit Hilfe eines Druckregelventils (7), wobei das Druckregelventil (7) mit Hilfe eines von einer Stellgröße abhängigen Ansteuersignals so angesteuert wird, dass das Druckregelventil (7) einen ersten Öffnungszustand für eine erste Zeitdauer (Ti) und einen zweiten, von dem ersten verschiedenen Öffnungszustand für eine zweite Zeitdauer (T2) wechselweise einnimmt, um eine durch die Stellgröße vorgege- bene Kraftstoffzufuhr in das Kraftstoffreservoir (3) zu realisieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ansteuersignal periodisch ist und die Summe der ersten Zeitdauer (Ti) und der zweiten Zeitdauer (T2) einer Periodendauer (T) des Ansteuersignals entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stellgröße anhand einer Druckregelung bestimmt wird, die abhängig von einem Soll-Druck im Kraftstoffreservoir (3) und einem im Kraftstoffreservoir (3) vorliegenden Ist-Druck die Stellgröße ermittelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Öffnungszustand einem vollständig geöffneten Druckregelventil (7) und/oder der zweite Öffnungszustand einem vollständig geschlossenen Druckregelventil (7) entsprechen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei während des ersten Öffnungszustands das Ansteuersignal ein erstes pulsweitenmodulierten Signal umfasst und/oder wobei während des zweiten Öffnungszustands das Ansteuersignal ein zweites pulsweitenmoduliertes Signal umfasst, wobei die pulsweitenmodulierten Signale eine Grundfrequenz aufweisen, bei der das Druckregelventil (7) den Pegeländerungen des pulsweitenmodulierten Signals nicht folgen kann.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zwei Druckregelventile (7, 8) gemäß der Stellgröße jeweils mit einem Ansteuersignal angesteuert werden, wobei die Ansteuersignale so ausgebildet sind, dass sich diejenigen Öffnungszustände der Druckregelventile (7, 8), bei denen jeweils ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil (7,8) fließt, sich möglichst wenig überlappen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens ein weiteres Druckregelventil (7, 8) so angesteuert wird, dass es in einem ersten Öffnungszustand, bei dem ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil (7, 8) fließt als bei einem zweiten Öffnungszustand, versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss mindestens dem durch den ersten Öffnungszustand bewirkte Kraftstofffluss entspricht, und dass es in den zweiten Öffnungszustand versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss geringer ist als der durch den ersten
Öffnungszustand bewirkte Kraftstofffluss.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ansteuersignal abhängig von einem Einblasesignal zur Ansteuerung von mindestens ei- nem Einblaseventil (4) zum Zuführen von Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine (30) an das Druckregelventil (7) angelegt wird, um Zufuhr von Kraftstoff durch das Druckregelventil (3) und Abfuhr von Kraftstoff durch das Einblaseventil (4) in und aus dem Kraftstoffreservoir (3) im wesentlichen zeitgleich durchzuführen.
9. Steuereinheit (6) zum Betreiben einer gasbetriebenen Brennkraftmaschine, wobei die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, um ein Druckregelventil (7) mit Hilfe eines von einer Stellgröße abhängigen Ansteuersignals so anzusteuern, dass das Druckregelventil (7) wechselweise für eine erste Zeitdauer einen ersten Öffnungszustand und für eine zweite Zeitdauer einen zweiten
Öffnungszustand einnimmt, um eine durch die Stellgröße vorgegebene Kraftstoffzufuhr in ein Kraftstoffreservoir (3) zu realisieren. l O. Kraftstoffzuführungssystem für eine gasbetriebene Brennkraftmaschine (30), umfassend:
- ein Kraftstoffreservoir (3) zum Bereitstellen eines Kraftstoffes unter einem vorgegebenen Druck; - ein Druckregelventil (7) zum Zuführen von unter höherem Druck bereitgestelltem Kraftstoff in das Kraftstoffreservoir (3);
- eine Steuereinheit (6), die ausgebildet ist, um das Druckregelventil (7) mit Hilfe eines von einer Stellgröße abhängigen Ansteuersignals so anzusteuern, dass das Druckregelventil (7) wechselweise für eine erste Zeitdauer einen ersten Öffnungszustand und für eine zweite Zeitdauer einen zweiten
Öffnungszustand einnimmt, um eine durch die Stellgröße vorgegebene Kraftstoffzufuhr in das Kraftstoffreservoir (3) zu realisieren.
11. Kraftstoffzuführungssystem nach Anspruch 10, wobei zwei Druckregelventi- Ie (7, 8) vorgesehen sind, wobei die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, die zwei Druckregelventile (7, 8) gemäß der Stellgröße jeweils mit einem Ansteuersignal anzusteuern, wobei die Ansteuersignale so ausgebildet sind, dass sich diejenigen Öffnungszustände der Druckregelventile (7, 8), bei denen ein höherer Kraftstofffluss durch das Druckregelventil (7, 8) fließt, rnög- liehst wenig überlappen.
12. Kraftstoffzuführungssystem nach Anspruch 10 oder 11 , wobei mindestens ein weiteres Druckregelventil (9, 10) vorgesehen ist, das so angesteuert wird, dass es in den ersten Öffnungszustand, bei denen ein höherer Kraft- stofffluss durch das weitere Druckregelventil (9, 10) fließt als bei einem zweiten Öffnungszustand, versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstofffluss mindestens dem durch den ersten Öffnungszustand bewirkten Kraftstofffluss entspricht, und dass es in den zweiten Öffnungszustand versetzt wird, wenn der durch die Stellgröße geforderte Kraftstoff- fluss geringer ist als der durch den ersten Öffnungszustand bewirkte Kraftstofffluss.
13. Kraftstoffzuführungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuereinheit (6) ausgebildet ist, um das Ansteuersignal abhängig von einem Einblasesignal (4) zur Ansteuerung eines Einblaseventils (4) zum Zuführen von Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine (30) an das Druck- regelventil (7, 8) anzulegen, um Zufuhr von Kraftstoff durch das Druckregelventil (7, 8) und Abfuhr von Kraftstoff durch das Einblaseventil (4) in und aus dem Kraftstoffreservoir (3) im Wesentlichen zeitgleich durchzuführen.
14. Computerprogramm, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111417774B (zh) * 2017-11-23 2022-05-06 沃尔沃卡车集团 用于控制气态燃料压力的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19752025A1 (de) * 1997-11-24 1999-07-29 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher
WO2001059537A1 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Saskatchewan Research Council High volume electronic gas regulator
EP1541838A2 (de) * 2003-12-12 2005-06-15 Hitachi, Ltd. Steuervorrichtung für die Hochdruckkraftstoffpumpe von einem Verbrennungsmotor
DE102004060905A1 (de) * 2004-12-17 2006-06-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der ein gasförmiger Brennstoff zugeführt wird und Vorrichtung zur Druckreduzierung eines Gases
WO2006106145A1 (de) * 2005-04-08 2006-10-12 Siemens Vdo Automotive Ag Betriebsverfahren und vorrichtung für eine gasbetriebene brennkraftmaschine
DE102005020362A1 (de) * 2005-05-02 2006-11-09 Robert Bosch Gmbh Steuerung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils mit veränderbarer PWM Frequenz
WO2006122427A1 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Westport Power Inc. Direct injection gaseous-fuelled engine and method of controlling fuel injection pressure

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2295249B (en) 1994-11-02 1998-06-10 Druck Ltd Pressure controller
EP1593823B1 (de) 2004-05-03 2010-09-01 METATRON S.p.A. Gaszuführsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Druckablassventil und einem Druckregelmagnetventil

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19752025A1 (de) * 1997-11-24 1999-07-29 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoffdruckes in einem Kraftstoffspeicher
WO2001059537A1 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Saskatchewan Research Council High volume electronic gas regulator
EP1541838A2 (de) * 2003-12-12 2005-06-15 Hitachi, Ltd. Steuervorrichtung für die Hochdruckkraftstoffpumpe von einem Verbrennungsmotor
DE102004060905A1 (de) * 2004-12-17 2006-06-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der ein gasförmiger Brennstoff zugeführt wird und Vorrichtung zur Druckreduzierung eines Gases
WO2006106145A1 (de) * 2005-04-08 2006-10-12 Siemens Vdo Automotive Ag Betriebsverfahren und vorrichtung für eine gasbetriebene brennkraftmaschine
DE102005020362A1 (de) * 2005-05-02 2006-11-09 Robert Bosch Gmbh Steuerung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils mit veränderbarer PWM Frequenz
WO2006122427A1 (en) * 2005-05-18 2006-11-23 Westport Power Inc. Direct injection gaseous-fuelled engine and method of controlling fuel injection pressure

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