用于运行燃料供给系统的方法以及燃料供给系统与流程

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的、用于运行燃料供给系统的方法。此外，本发明涉及一种燃料供给系统，所述燃料供给系统用于以气态和液态的燃料供给内燃机。所述燃料供给系统尤其适用于执行所提出的方法。

背景技术：

气态燃料尤其涉及天然气(NG，即“Natural Gas”)。

天然气在正常温度中本身在高压下是气态的(压缩天然气，CNG，即“Compressed Natural Gas”)。为了将压缩的天然气吹入到内燃机的燃烧室中，需要专门的吹入阀或者喷射阀，所述吹入阀或者喷射阀的区别在于，是用于直接喷射汽油还是用于直接喷射柴油燃料。因为液态的天然气(液化天然气，LGN，即“Liquefied Natural Gas”)具有比气态的天然气明显更小的体积，所以对于移动应用，所述天然气通常以液态的形式保持。为此，天然气被向下冷却到大约-160℃的温度。

被引入到内燃机的燃烧室中的天然气通过辅助剂或者辅助介质被点燃。例如，液态的柴油燃料可以作为辅助介质使用，因为它不同于天然气在通常给定的条件下是自点燃的。在这种情况下，存在两种不同的燃料类型需引入到内燃机的燃烧室中。

为了将两种不同的燃料类型引入到内燃机的燃烧室中，可以使用所谓的双燃料喷射器。在这样的双燃料喷射器中，两种燃料被分隔开地引导，以便防止在燃烧室外混合。然而，通过泄漏可能发生混合，如果气态燃料到达液态燃料的区域中，则所述混合尤其是危险的或者说有害的。为了可靠地防止这种情况，在双燃料喷射器内的气体压力必须保持低于液态燃料的压力。

由公开文献DE 11 2006 001 271 T5已知一种用于控制气态燃料的喷射压力的方法，当使用单个燃料喷射阀用于喷射气态燃料和用于点燃气态燃料的液态辅助燃料时，所述方法考虑该原则。在此，在燃料喷射阀内的用于气态燃料的压力被定义为喷射压力。为了降低该喷射压力，可以借助在燃料供应管路中的阀中断或者延缓将气态燃料供应到供给燃料喷射阀的燃料轨上，直到用于气态燃料的喷射压力下降到预定值。以这种方式可以调节气态燃料的压力，使得该气态燃料的压力低于液态燃料的压力。优选地，对辅助燃料的压力产生反应地进行气态燃料的喷射压力调节。在此，可以使用一种阀，所述阀构造为压力调节阀并且具有控制室，所述控制室与用于辅助燃料的燃料轨连接。在这种布置中，通过用于辅助燃料的压力来控制用于气态燃料的压力。

技术实现要素：

从上述现有技术出发，本发明所基于的任务是，给出一种用于运行用于气态和液态燃料的燃料供给系统的方法，所述方法能够以保持压力差的方式根据在用于气态燃料的另外的存储管路中的压力对在用于气态燃料的存储管路中的压力进行调节。由此应保证，在用于气态燃料的存储管路中的压力总是低于在用于液态燃料的另外的存储管路中的压力。此外，应给出一种燃料供给系统，该燃料供给系统能够执行所述方法。

为了解决所述任务，给出具有权利要求1特征的方法以及具有权利要求5特征的燃料供给系统。本发明的有利的扩展方式可以从各从属权利要求得出。

提出一种用于运行燃料供给系统的方法，所述燃料供给系统用于以气态和液态的燃料供给内燃机。在所述方法中，将气态燃料从第一存储管路中取出并且借助连接到该第一存储管路上的喷射阀直接喷射到内燃机的燃烧室中。在此，在第一存储管路中的压力通过包括至少一个液压控制的阀的压力调节装置根据在用于液态燃料的另外的存储管路中的压力来调节。根据本发明，为了液压地控制所述阀，使用相对于在所述另外的存储管路中的压力减小的压力作为控制压力。为了减小压力，使用节流部，所述节流部布置在将所述阀与所述另外的存储管路连接的分支管路中。

在所提出的方法中，使在用于气态燃料的第一存储管路中的压力与在用于液态燃料的所述另外的存储管路中的压力相关。在此，通过布置在引导液态燃料的分支管路中的节流部保证，在第一存储管路中的压力低于在所述另外的存储管路中的压力。通过节流部的设计可以调整控制压力或者说在第一存储管路中的压力和在所述另外的存储管路中的压力之间的压力差。

优选地，节流部这样设计，使得控制压力或者在节流部之后的液态燃料的压力为150至500bar，以便将在第一存储管路中的气态燃料的压力调节到相应的压力。在用于液态燃料的所述另外的存储管路中的压力优选为200至600bar并且此外优选比控制压力或者在用于气态燃料的第一存储管路中的压力高10至100bar。

此外，优选从用于液压地控制至少一个液压控制的阀的另外的存储管路中取出的液态燃料被供应给回流管路。因此，为了控制而使用的液态燃料的燃料量可以重新被压力加载并且被供应给所述另外的存储管路。

因为在回流管路中的压力低于在分支管路中的控制压力，所以还提出，通过压力调节装置的电控制的另外的阀保持和/或适配控制压力，所述另外的阀在分支管路中布置在节流部和至少一个液压控制的阀下游。所述另外的阀优选设计为无电流时打开的阀，使得在故障情况下，可以在分支管路中实现压力减小。此外保证，在分支管路中的压力永不高于在用于液态燃料的所述另外的存储管路中的压力。

气态燃料优选被保存在中间存储器中，所述中间存储器经由压力调节装置的至少一个液压控制的阀与用于气态燃料的第一存储管路和/或回引管路连接。压力调节装置例如可以包括第一液压控制的阀，所述第一液压控制的阀使中间存储器与用于气态燃料的第一存储管路连接并且在缺少控制压力的情况下关闭。该阀的关闭可以借助弹簧引起，所述弹簧朝关闭方向使所述阀的阀元件负载。为了使所述阀在缺少控制压力的情况下可靠地保持关闭，优选选择在中间存储器中的压力高于在用于气态燃料的第一存储管路中的压力。优选地，在中间存储器中的压力为520至550bar。在中间存储器中的高压在控制压力缺少或者控制压力下降的情况下有助于阀的关闭。因此，通过作用的控制压力可以调节朝用于气态燃料的第一存储管路的方向的通过阀的流量并且从而调节在第一存储管路中的压力。

此外，压力调节装置可以包括另外的液压控制的阀，该阀使中间存储器与用于回引气态燃料的管路连接并且在缺少控制压力的情况下打开。所述阀的打开可以借助弹簧引起，所述弹簧使所述阀的阀元件朝打开方向负载。因此，在故障情况下，另外的液压控制的阀能够实现在第一存储管路中的压力减小。因为在回引管路中的压力优选小于16bar。通过另外的液压控制的阀能够以这样的方式调节在用于气态燃料的第一存储管路中的压力：该压力大致相当于作用的控制压力。

代替前面所说明的两个阀，压力调节装置也可以仅包括唯一的液压控制的阀。该阀例如可以实施为顶部负载的(dombelastet)、减小压力的阀，该阀兼有两个阀的前面所说明的功能。通过使用单个液压控制的阀可以实现一种紧凑的和节省结构空间的布置。此外，减少管路和连接花费。

此外，为了解决开头所述的任务，提出一种用于以气态和液态的燃料供给内燃机的燃料供给系统。该燃料供给系统包括用于气态燃料的第一存储管路和连接到第一存储管路上的、用于将气态燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的喷射阀。此外，该系统包括用于根据在用于液态燃料的另外的存储管路中的压力来调节在第一存储管路中的压力的压力调节装置，其中，所述压力调节装置包括至少一个液压控制的阀，该阀具有与用于液态燃料的所述另外的存储管路连接的控制室。根据本发明，该控制室与所述另外的存储管路的连接通过布置在分支管路中的节流部建立。该节流部导致在分支管路中的压力减小，使得至少一个液压控制的阀的控制室以控制压力被加载，所述控制压力低于在用于液态燃料的所述另外的存储管路中的压力。因此，阀的控制与在所述另外的存储管路中的压力相关地实现，其中，通过节流部保证，在用于气态燃料的第一存储管路中的压力总是低于在用于液态燃料的所述另外的存储管路中的压力。因此，如果将燃料通过双燃料阀喷射到内燃机的燃烧室中，则保证没有气态燃料通过泄漏侵入到液态燃料的区域中。

所提出的燃料供给系统尤其适用于执行前面所说明的根据本发明的方法，因为该方法具有为此所需的系统组件。因此，前面结合所述方法说明的优点类似地适用于根据本发明的燃料供给系统。关于在燃料供给系统的引导燃料的区域中存在的压力，优选适用前面已经关联所述方法说明给出的相同值。

根据本发明的一个优选的构型，燃料供给系统的压力调节装置包括至少一个另外的阀，该另外的阀被电控制。布置有节流部的分支管路能够经由所述电控制的另外的阀与回流管路连接。因此，经由回流管路回引的控制量可以重新被压力加载并且被供应给用于液态燃料的存储管路。电控制的另外的阀用于保持和/或适配在分支管路中和从而在液压控制的阀的控制室中的控制压力。因此，所述电控制的另外的阀布置在节流部和至少一个液压控制的阀下游。优选地，该电控制的另外的阀构造为无电流时打开的阀，使得在故障情况下能够实现在分支管路中的压力减小。此外，由此保证，在分支管路中的压力永不高于在用于液态燃料的存储管路中的压力。所述电控制的另外的阀尤其可以涉及压力调节阀。

此外提出，燃料供给系统包括用于气态的燃料的中间存储器，所述中间存储器能够经由压力调节装置的至少一个液压控制的阀与用于气态燃料的第一存储管路和/或回引管路连接。因此，通过至少一个液压控制的阀可以调节气态燃料朝第一存储管路方向的供应或者经由回引管路的回引，以便使在第一存储管路中的压力适配预给定的值。在中间存储器中的压力可以用作反压力，在控制压力作用的情况下，所述阀抵抗该反压力打开。因此，选择在中间存储器中的压力优选高于在第一存储管路中的压力并且优选位于520至550bar。与之相对地，在第一存储管路中的压力可以根据作用的控制压力为150至500bar。此外，所述阀优选包括阀元件，该阀元件由弹簧的弹簧力朝关闭方向加载。

根据本发明的燃料供给系统的压力调节装置可以包括两个液压控制的阀、尤其减小压力的阀和调节压力的阀或顶部负载的、减小压力的阀。如果设置有两个阀，则它们这样地前后串联，使得通过优选减小压力的第一阀能够建立中间存储器与用于气态燃料的第一存储管路的连接，使得通过该连接能够调节气态燃料的供应。优选调节压力的第二阀优选用于使中间存储器或者第一存储管路与回引管路连接，使得通过该连接能够实现在用于气态燃料的第一存储管路中的压力适配。如果在第一存储管路中的压力超过预给定的值，则所述阀被打开或者通过阀的流量被提高，从而减小压力。

如果仅设置一个阀，该阀在这种情况下优选设计为兼有前面所说明的两个阀的功能的顶部负载的、减小压力的阀，则压力调节装置可以紧凑地构型，这有利地对结构空间需求产生作用。

原则上，由现有技术已知适用于构造所提出的压力调节装置的阀。因此，可以利用已经存在的组件，使得所述方案可以简单地和成本低地实施。

为所述方法和所述燃料供给系统所提出的压力调节装置设置了气态燃料的借助液态燃料的压力液压地控制的压力调节，其中，通过液压式/机械式的器件保证，准备用于喷射的液态燃料的压力总是高于准备用于喷射的气态燃料的压力。气态燃料朝存储管路方向的供应可以借助液压控制的减压阀和压力调节阀或者兼有两种功能的唯一的液压控制的阀来调节，其中，使用在节流部下游的液态燃料的液压压力来控制所述阀，所述节流部布置在与用于液态燃料的存储管路连接的分支管路中。以这种方式，气态燃料的压力与液态燃料的压力相关地被调节，其中，同时保证，准备用于喷射的气态燃料的压力总是低于准备用于喷射的液态燃料的压力。因此，在使用双燃料喷射器用于喷射两种燃料的情况下，不存在气态燃料通过泄漏到达液态燃料的区域中的危险。

附图说明

下面根据附图详细地阐述本发明。附图示出了：

图1根据本发明的燃料供给系统的优选的第一实施方式的示意性的示图，

图2图1的燃料供给系统的压力调节装置的液压控制的阀的示意性的纵截面，

图3图1的燃料供给系统的压力调节装置的另外的液压控制的阀的示意性的纵截面，

图4一种替代的燃料供给系统的压力调节装置的顶部负载的液压控制的阀的示意性的纵截面，

图5用于根据本发明的燃料供给系统的压力调节装置的调节器结构的示意性的示图，和

图6用于示出在时间上的压力走势的曲线图。

具体实施方式

在图1中示出的燃料供给系统用于以气态和液态的燃料供给内燃机。所述气态燃料当前涉及天然气并且液态燃料涉及柴油燃料。以天然气供给通过位于上方的回路进行。下方的回路设置为用于以柴油燃料进行供给。因此，两种燃料类型相互隔离。

天然气以液态的形式保存在储存箱15中。还是液态的天然气经由输送机组16供应给蒸发器17并且接着作为气体供应给中间存储器11。在中间存储器中的压力为520至550bar。中间存储器11能够经由供应管路18与存储管路1连接，在所述供应管路中布置有阀4，气态燃料经由所述存储管路供应给喷射阀2，所述喷射阀用于将气态燃料喷射到内燃机的燃烧室中。在存储管路1中的压力为150至500bar并且从而位于在中间存储器11中存在的压力以下。

为了运行喷射阀2，经常使用辅助介质、优选柴油燃料，因为所需的切换力不能够直接借助电能、例如通过电磁铁产生。喷射阀控制则通过液压控制室实现，所述控制室的压力如在已知的柴油共轨喷射器中那样能够通过电磁阀改变。辅助介质必须相对于天然气被隔离，以便避免天然气有害地和危险地输入到柴油燃料中。进入到天然气中的少量柴油燃料不是干扰性的，它被一起吹入到燃烧室中并且燃烧。

通过选择天然气的压力略低于柴油燃料的压力，避免在天然气喷射阀的导向部上由结构引起的从柴油燃料到天然气中的泄漏并且使从天然气到柴油燃料中的泄漏最小化。为了实现这一点，天然气的压力根据柴油燃料的压力来调节。

柴油燃料保存在储存箱19中并且借助输送机组20,21供应给存储管路6。为了分离出可能包含在燃料中的颗粒，在输送机组20,21之间布置有燃料过滤器22。在存储管路6中的压力可以通过可调节容积的输送机组22在160至600bar的压力范围内可变地被调节并且在故障情况下也通过压力限制阀23保持在预给定的极限值以下。压力限制阀23的溢流量经由回流管路9引导返回到储存箱19中。

柴油燃料可以被用于运行内燃机或者作为用于点燃天然气的辅助燃料。在两种情况下，柴油燃料都必须被喷射到内燃机的燃烧室中。这可以通过另外的喷射阀2或借助所谓的双燃料喷射器(未示出)实现，借助所述双燃料喷射器能够喷射两种不同的燃料类型。在双燃料喷射器中，两种燃料类型也必须相互隔离。这以与在液压控制的天然气喷射阀2中类似的方式实现。

为此，图1的燃料供给系统具有压力调节装置3，所述压力调节装置包括在用于天然气的回路中的阀4以及另外的液压控制的阀5，此外包括在用于柴油燃料的回路的分支管路8中的节流部7和电控制的阀10。阀4,5分别具有控制室13,14，所述控制室能够以柴油燃料加载。柴油燃料从在节流部7下游的分支管路8中取出。因为节流部7起到减压器作用，所以在节流部7之后在分支管路8中出现相对于在存储管路6中的压力减小的压力，该压力被用作用于液压地控制阀4,5的控制压力。通过此外布置在分支管路8中的电控制的阀10可以保持和/或适配所述控制压力。阀10的溢流量被供应给回流管路9。因此，作用在阀4,5的控制室13,14中的控制压力通过节流部7的设计和作用在阀10上的控制流被预给定。在此，阀4,5这样设计，使得在缺少控制压力的情况下，阀4关闭并且阀5打开。在故障情况下，打开的阀5能够实现在存储管路1中的压力减小，因为该阀使存储管路1与回引管路12连接，在所述回引管路中，压力位于16bar以下。

从图2得出液压控制的阀4的一个实施例。该阀具有执行器24，该执行器限界控制室13，使得控制压力作用在执行器24上，所述控制压力相当于在节流部7下游的分支管路8中的柴油燃料的压力。该压力为150至500bar。与执行器24连接的密封环25将控制室13相对于阀室26密封，在所述阀室中接收有弹簧27，通过所述弹簧使执行器24朝阀4的关闭方向预紧。密封环25将控制室13相对于阀室26密封，天然气通过所述阀室被引导。当在控制室13中的控制压力足够高时，执行器24贴靠在阀4的阀元件29上，该阀元件由弹簧30的弹簧力朝阀座28加载。在缺少控制压力的情况下，弹簧30以及在弹簧室31中的压力使阀4保持关闭，所述在弹簧室中的压力相当于在中间存储器11中的压力。因为在中间存储器11中的压力(520至550bar)位于控制压力(150至500bar)以上。在阀室26中的压力基本上相当于与控制压力。

从图3得出液压控制的阀5的一个实施例。该阀具有执行器32，该执行器限界控制室14，使得控制压力作用在执行器32上，所述控制压力同样相当于在节流部7下游的分支管路8中的柴油燃料的压力(150至500bar)。执行器32贴靠在阀5的阀元件33上，该阀元件由弹簧35的弹簧力朝阀座34加载。在缺少控制压力的情况下，弹簧35以及在存储管路1中的压力使阀5保持关闭。因为在存储管路1中的压力(150至500bar)位于在回引管路9中的压力(<16bar)以上，阀5经由所述回引管路与储存箱15连接。在引导气体的区域和引导柴油燃料的区域之间的密封例如可以通过密封薄膜36或者波纹管37实现。

代替在图2和3中所示的阀4,5也可以设置单个的阀，该阀可以如在图4中示例性地示出地构造为顶部负载的、减小压力的阀并且兼有阀4,5的功能。在系统中的布置可以相应于图4的布置在左侧的线路图进行。省去对图4的阀的详细说明，因为原则上已知这种类型的阀。密封环25仅还须密封在阀室26和回引部12之间的天然气，在那里，少量的泄漏是无害的或者无危险的。为了分隔开引导不同燃料的区域，(示例性地)设置密封薄膜36。

图5示出调节器结构，该调节器结构导致在图6中所示的压力走势曲线。在两个附图中，p_set代表用于天然气的预给定的压力额定值，该压力额定值需要通过相应地调整柴油压力来达到。

额定值p_set被动态地校正(图5，框37)到额定值p_setNG，气体压力也可以物理上遵循所述额定值。由该额定值和由当前的气体压力p_NG，通过关于最大值选择的可选择的差距p_offset计算用于柴油压力p_setD的额定值，该额定值保证，p_setD也总是动态地大于天然气压力p_NG。

从两个压力额定值中分别减去实际压力并且将调节差值供应给具有预控制装置(38,40)的(优选PID)调节装置(39,41)，所述调节装置分别计算用于相应的调节阀(阀10，包含在输送机组21中)的调节量。在天然气的情况下，调节量为控制压力p_c，对于所使用的压力调节阀，该控制压力通过其p/I特性曲线被转换为控制电流I_PCVD。在柴油燃料的情况下，调节量为柴油燃料泵(输送机组21)的输送量。在此，预控制单元38考虑取决于内燃机运行的参数，例如转速42和喷射量43。所述输送量相应于柴油燃料泵(输送机组21)的例如为流量调节所使用的节流部(阀10)的Q/I特性曲线地被转换为控制电流I_PumpD。两种控制电流通常通过所使用的控制器的电流调节的PWM末级表示。