專利名稱：內(nèi)燃機裝置的運行方法
內(nèi)燃機裝置的運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種尤其用于驅(qū)動汽車的內(nèi)燃機裝置的運行方法，以及涉及一種適用于實施所迷方法的內(nèi)燃機裝置。
面臨日益貧乏的石油儲備和對于廢氣排放更高的要求，當(dāng)代汽車越來越多配備按四沖程原理工作的內(nèi)燃機，它們可按選擇用液體燃料(例如汽油)或氣體燃料運行。
作為氣體燃料主要采用以石油為基礎(chǔ)的液化氣，如汽車煤氣(LPG =yquifiedgetroleumQas)，這是一種來自石油精煉時的氫化過程的、主要由丙烷和丁烷組成的副產(chǎn)品，以及天然氣(CNG = ￡ompressedNatural Qas)，它主要由曱烷組成以及通過開采天然氣源獲得。
然而由于在工業(yè)化的國家中氣體燃料尤其LPG和CNG的加油站網(wǎng)絡(luò)迄今還沒有充分建設(shè)，所以大多數(shù)可以用氣體燃料運行的汽車如今配備了所謂"雙燃料狀態(tài)(bivalent)"驅(qū)動裝置。這種汽車不僅裝備了液體燃料箱，還裝備了氣體燃料箱以及相應(yīng)的用于向內(nèi)燃機供應(yīng)和計量兩種燃料的供給和計量裝置，從而可以在需要時借助控制器自動或手動轉(zhuǎn)換為總是用兩種燃料之一運行(為了完整起見應(yīng)當(dāng)指出，帶有容積在約15L以下的汽油箱的汽車稱為可"monovalent-plus，，運行的汽車)。因此例如規(guī)定，在這種可以雙燃料狀態(tài)(或monovalent-plus)運行的汽車中， 一旦儲氣箱的含量降到低于可預(yù)先給定的閾值，便實施從氣體燃料運行向液體燃料運行的自動轉(zhuǎn)換。
若汽車用儲氣箱內(nèi)以液體的形式儲存的液化氣(例如LPG)運行，則為了混合物的配制通常需要將液化氣汽化，這大多在一個與儲氣箱導(dǎo)流連接的組合式汽化-減壓器中進(jìn)行，它除此之外還用于調(diào)整已汽化的液化氣適合于內(nèi)燃機運行的氣體壓力。(為了完整起見應(yīng)當(dāng)指出，還有一些LPG液體噴射設(shè)備。)可以用液化氣運行的汽車通常用汽油起動，因為在冷的發(fā)動機和冷的冷卻水循環(huán)的情況下不能達(dá)到令人滿意的混合物配制。 一旦達(dá)到某個運行溫度，便實施向氣體運行的自動轉(zhuǎn)換。
當(dāng)汽車用儲氣箱內(nèi)以氣態(tài)的形式儲存的氣體燃料(例如CNG)運行時，為了儲存更大量的氣體燃料，需要將儲氣箱內(nèi)的氣體燃料壓縮為高壓(例如200-300bar)，在這里沒有將氣體燃料液化。為了使用，必須將氣體燃料減壓 到一個適合內(nèi)燃機運行的低的氣體壓力，這一氣體壓力通常低于10bar并例 如約為8 bar。氣體燃料的壓力減小在一個與儲氣箱導(dǎo)流連接的減壓器中實 現(xiàn)，減壓器有一個連接在上游的高壓截止閥以用于截止供給減壓器高壓側(cè)的 氣流。在減壓器的下游，將此時有低氣體壓力的氣體燃料供給各自的噴氣閥 (氣體噴射器)，它們用于將氣體燃料充入內(nèi)燃機的吸氣通道。
目前在可以用氣態(tài)儲存的氣體燃料(例如CNG)運行的汽車中存在的疑 難問題是，在加油站壓縮至高氣體壓力的氣體燃料，可能被用于壓縮氣體燃 料的壓縮機中的帶油構(gòu)件污染。造成的原因是，可以用氣體燃料運行的汽車 數(shù)量日益增加并因而到加油站相繼加油的汽車之間的時間間隔越來越短。實 際經(jīng)驗表明，由于相繼加油之間的時間間隔較短，使加油站壓縮機高壓級內(nèi) 的工作溫度顯著增高，從而使壓縮機中存在的潤滑油蒸發(fā)，并作為氣體或例 如以氣霧劑的形式隨氣體燃料一起進(jìn)入汽車的儲氣箱中。
若以此方式被油污染的氣體燃料借助減壓器從例如200bar減至一個較 低的壓力，例如8bar,則在減壓器內(nèi)舒張期間發(fā)生氣體燃料的冷卻，從而使 帶入的油凝出并以液態(tài)的形式包含在氣體燃料內(nèi)。
由于流動技術(shù)方面的原因，在氣體燃料內(nèi)現(xiàn)在成為液態(tài)的油油量不均勻 地分配給各個噴氣閥，并導(dǎo)致氣體燃料在噴氣閥內(nèi)出現(xiàn)不相同的通流特性， 其結(jié)果是可導(dǎo)致遵守行駛途中廢氣規(guī)定方面的問題、可行車性問題以及導(dǎo)致 構(gòu)件(催化器)受損。
為避免氣體燃料被氣態(tài)油污染引起的疑難問題，在減壓器低壓側(cè)裝備一 個油分離器，這樣做的優(yōu)點是，油分離器只須有針對低壓(例如8bar)的耐壓 強度，以及在低壓側(cè)凝結(jié)為液態(tài)的油通常更易分離。
為了至少在汽車傳統(tǒng)的維修服務(wù)間隔的時期能將油分離并收集，油分離 器必須有足夠大的分離和收集構(gòu)件，然而其結(jié)果是，與沒有油分離器例如僅 含有氣體管道的導(dǎo)流連接相比，在減壓器與噴氣閥之間導(dǎo)流連接的體積明顯 加大。這種體積增加在內(nèi)燃機用氣體燃料起動時，尤其在從液體燃料(例如 汽油)運行向氣體燃料(例如CNG)運行轉(zhuǎn)換時，可導(dǎo)致問題，對此在下面作 -洋細(xì)i兌明。
如已詳細(xì)說明的那樣，在減壓器內(nèi)氣體燃料的氣壓，從為在儲氣箱中儲 存而必要的高壓，減小為適合內(nèi)燃機運行的低壓(充氣壓力)。減壓器可以設(shè)計為單級或多級，但通常包括一個與來自儲氣箱處于高壓狀態(tài)的氣流導(dǎo)流連 接的高壓室，以及一個與噴氣閥導(dǎo)流連接的低壓室，氣流從低壓室供給噴氣 閥。在進(jìn)口側(cè)，也就是說在其高壓側(cè)，減壓器通常與可控制的高壓截止閥導(dǎo) 流連接，因此該閥可以截止供給減壓器的氣流。此外，這種一般電磁操縱的 高壓截止閥還用于減小其進(jìn)口側(cè)與出口側(cè)氣體燃料氣體壓力的壓差，以便以 此方式降低用于開啟高壓截止閥的開啟力，這樣才能以汽車車載電網(wǎng)的電功
率(12V或24V)為基礎(chǔ)實施其電磁操縱。為此目的，高壓截止閥例如設(shè)計有 兩個具有不同開啟橫截面的閥，亦即一個開啟橫截面較小的輔助閥，它只允 許流過比較小的氣體質(zhì)量流量，這一氣體質(zhì)量流量僅用于減小高壓截止閥進(jìn) 口側(cè)與出口側(cè)的壓差，并不維持內(nèi)燃機用氣體燃料運行，以及一個開啟橫截 面較大的主閥，它允許流過比較大的氣體質(zhì)量流量，通過這一氣體質(zhì)量流量 可以實施內(nèi)燃機用氣體燃料運行。所述輔助閥可以設(shè)計為不同于主閥，使借 助于電磁操縱的開啟可以基于汽車車載電網(wǎng)實施。
為了打開高壓截止閥，首先通過電磁操縱打開輔助閥，在此期間主閥仍 被關(guān)閉。通過輔助閥流動的氣流用氣體燃料充填減壓器與高壓截止閥導(dǎo)流連 接的高壓室，確切地說一直充填到平衡高壓截止闊的氣壓差為止，或至少使 之小到低于一個可選擇的氣壓差。只有在這種情況下才能借助電磁搡縱打開 高壓截止閥的主閥，由此可以將足夠內(nèi)燃機運行的氣體燃料量供入內(nèi)燃機的 吸氣通道中。
在用氣體燃料運行時，氣體燃料流過減壓器、連接在減壓器下游的氣體 低壓管道、油分離器和噴氣閥。在這里，由于流動阻力，在連接在高壓截止 閥下游導(dǎo)流的管道系統(tǒng)中出現(xiàn)氣體負(fù)壓。
若尤其在可以雙燃料狀態(tài)(或monovalent-plus)運行的發(fā)動機驅(qū)動裝置 中，從氣體燃料的運行方式轉(zhuǎn)換為液體燃料運行方式時，迄今噴氣閥與高壓 截止閥同時關(guān)閉。此時從高壓截止閥去減壓器的氣流中斷，以及從減壓器饋 給低壓管道系統(tǒng)，直至達(dá)到低壓側(cè)(可選擇)的調(diào)整壓力，其結(jié)果是，也降低 了減壓器高壓室內(nèi)的氣體壓力。
若減壓器下游設(shè)將油從氣體燃料去除的油分離器，則"通流容積"，也
就是說供流體流動使用的容積，比沒有油分離器時的大，所以在這種情況下 得多的氣體壓差。若接著從用液體燃料運行重新轉(zhuǎn)換為用氣體燃料運行，則通常高壓截止 閥和噴氣閥同時重新打開?；谕ㄟ^高壓截止閥下降的、尤其可因裝入油分 離器而形成的大的氣壓差，，可能會出現(xiàn)這種情況，即當(dāng)打開輔助閥和關(guān)閉 主閥時，通過它流動的氣流不再有能力通過充填減壓器的高壓室來平衡此氣 壓差或使之低于一個預(yù)調(diào)的氣壓差，因為噴氣閥讓氣體燃料流入了內(nèi)燃機。 在這方面可特別不利地發(fā)生在，當(dāng)儲氣箱不再完全充滿而例如僅充填至三分 之一，從而使儲氣箱中氣體燃料的氣體壓力減小時。
若通過高壓截止閥的氣壓差不再能通過打開輔助閥平衡，或不再能至少 低于一個預(yù)調(diào)的氣壓差，則此時可能發(fā)生高壓截止閥的主閥不再能電磁式打 開，并因而不再能向內(nèi)燃機的吸氣通道充入內(nèi)燃機運行所需的最低質(zhì)量流 量。這例如在汽車中帶來的結(jié)果是，當(dāng)轉(zhuǎn)換為用氣體燃料的運行方式時不再 向汽車供氣，這可能例如在超車過程中導(dǎo)致非常危險的行駛狀況。
因此本發(fā)明的目的是，提供一種內(nèi)燃機裝置的運行方法以及一種適用于 實施本方法的內(nèi)燃機裝置，通過它可以避免所指出的疑難問題。尤其應(yīng)當(dāng)避 免不再能平衡通過高壓截止閥的氣體壓差，或不再能至少低于一個預(yù)調(diào)的氣 壓差。
按本發(fā)明的建議此目的通過一種具有獨立權(quán)利要求特征的內(nèi)燃機裝置 運行方法以及一種具有獨立權(quán)利要求特征適用于實施本方法的內(nèi)燃機裝置 達(dá)到。本發(fā)明有利的設(shè)計通過從屬權(quán)利要求的特征說明。
按本發(fā)明展示了一種內(nèi)燃機裝置的運行方法以及一種適用于實施本方 法的內(nèi)燃機裝置。按本發(fā)明的內(nèi)燃機裝置在這里包括一 臺可以用氣體燃料工 作的內(nèi)燃機，尤其是一臺可以用液體燃料和氣體燃料雙燃料狀態(tài)(或
momovalent-plus)運行的內(nèi)燃機； 一個減壓器，用于降低供入內(nèi)燃機的氣體 燃料的氣壓，它通常包括一個高壓室和一個低壓室，其中，減壓器在高壓側(cè) 通過氣體燃料管與至少一個儲存氣體燃料的儲氣箱導(dǎo)流連接，以及，減壓器 在低壓側(cè)通過氣體燃料管與至少一個用于調(diào)整供入內(nèi)燃機的氣體燃料氣流 量的可控制噴氣閥導(dǎo)流連接； 一個設(shè)在減壓器高壓側(cè)并與減壓器導(dǎo)流連接的 可控制高壓截止閥，用于截止由儲氣箱供入減壓器的氣體燃料的氣流，其中， 高壓截止閥包括一個開啟橫截面較小的輔助閥和一個開啟橫截面較大的主 閥；以及， 一個電子控制器，它用于至少控制高壓截止閥和一個噴氣閥。 設(shè)在減壓器上游并與減壓器導(dǎo)流連接的高壓截止閥設(shè)計為，使它有一個
8帶開啟橫截面較小的閥孔的輔助閥和一個帶開啟橫截面較大的主孔的主閥， 其中，輔助閥和主閥可借助電子控制器彼此獨立地控制，也就是說，可以決 定開啟時刻和開啟持續(xù)時間。高壓截止閥的輔助間用于減小高壓截止閥的氣 體燃料在進(jìn)口側(cè)的氣體壓力與出口側(cè)的氣體壓力之間的氣壓差，以此方式降 低用于打開主閥的開啟力以及能電磁操縱高壓截止閥的主閥。為此目的，將 輔助閥的開啟橫截面設(shè)計為，使輔助閥的電f茲操縱可以用由汽車車載電網(wǎng)
(例如12V或24V)提供使用的電功率進(jìn)行。這通常導(dǎo)致主閥允許有比較大的
用于用氣體燃料運行內(nèi)燃機的氣體質(zhì)量流量，而在此期間通過輔助閥的氣體 質(zhì)量流量可以是一個比較小的氣體質(zhì)量流量，它僅用于降低通過高壓截止閥 的氣壓差。流過輔助閥的氣體質(zhì)量流量用氣體燃料充填減壓器的高壓室，直 至將通過高壓截止閥的氣壓差減小為，低于一個可選擇的氣壓差或平衡高壓 截止閥上游與下游的壓差。輔助閥和主閥的電磁操縱優(yōu)選地借助同一個電磁 鐵完成，在這種情況下電磁力同時作用在輔助閥和主閥上。當(dāng)壓差減小時允 許電磁鐵首先打開輔助閥和接著打開主閥。
按本發(fā)明的方法其特征主要在于，對于一種可雙燃料狀態(tài)(或
monovalent-plus)運行的內(nèi)燃機，為了開始用氣體燃料運行內(nèi)燃機，更確切地 說，當(dāng)從液體燃料運行方式向氣體燃料運行方式轉(zhuǎn)換時，通過電子控制器控 制，使得按時間順序在所述至少一個噴氣閥前打開高壓截止閥的輔助閥。
為了實施按本發(fā)明的方法，按相應(yīng)的方式，將電子控制器設(shè)計為以這樣 的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行，即，對于一種可雙燃料狀態(tài)(或 monovalent-plus)運行的內(nèi)燃機，為了開始用氣體燃料運行內(nèi)燃機，更確切地 說，當(dāng)從液體燃料運行方式向氣體燃料運行方式轉(zhuǎn)換時，按時間順序在所述
至少一個噴氣閥前打開高壓截止閥的輔助閥。
以此方式可以有利地通過打開高壓截止閥的輔助閥，在所述至少一個噴 氣閥尚關(guān)閉時(以及同樣高壓截止閥的主閥尚關(guān)閉時)，達(dá)到提高高壓截止閥 下游氣體燃料的氣壓，從而可以平衡通過高壓截止閥的氣壓差或至少低于一 個可選擇的氣壓差。這意味著，在高壓截止閥與減壓器高壓室之間的導(dǎo)流連 接中，也可以在通過高壓截止閥的壓差比較高時和/或在儲氣箱內(nèi)的氣體壓力 較低時，在所述至少一個噴氣閥尚關(guān)閉的情況下，僅通過打開輔助閥實現(xiàn)增 大在高壓截止閥下游的氣壓。
因此通過按本發(fā)明的方法始終可以保證，高壓截止閥的主閥例如可以借助電磁操縱打開，以及，配備有按本發(fā)明內(nèi)燃機裝置的汽車在開始?xì)怏w燃料 的運行方式時，尤其在從液體燃料的運行方式向氣體燃料的運行方式轉(zhuǎn)換時 接納氣體。
在按本發(fā)明的方法中，借助以恰當(dāng)方式設(shè)計的電子控制器，使所述至少 一個噴氣閥按時間在高壓截止閥的輔助閥后打開，確切地說以這樣的方式， 即，可以實現(xiàn)在高壓截止閥進(jìn)口側(cè)與出口側(cè)之間存在的氣體燃料氣壓的壓力 平衡，或可以實現(xiàn)低于一個可選擇的在高壓截止閥進(jìn)口側(cè)與出口側(cè)之間存在 的氣體燃料氣壓的氣壓差。
在高壓截止閥輔助閥之后打開所述至少 一個噴氣閥的時間間隔，取決于 具體的設(shè)計，尤其取決于低壓系統(tǒng)的容積。
在這方面例如可以在開始?xì)怏w燃料的運行方式時，尤其在從液體燃料的 運行方式向氣體燃料的運行方式轉(zhuǎn)換時，在電子控制器中預(yù)調(diào)好一個恒定的 時間間隔，在經(jīng)過這一時間間隔后， >按時間順序在高壓截止閥的輔助閥之后 打開所述至少一個噴氣閥。在按本發(fā)明的方法中，同樣可以在高壓截止閥的 進(jìn)口側(cè)與出口側(cè)之間存在的氣體燃料氣壓實現(xiàn)壓力平衡時，或低于一個可選 擇的氣壓差時，按時間順序在高壓截止閥的輔助閥之后打開所述至少 一個噴 氣閥。
為此目的，在按本發(fā)明的內(nèi)燃機裝置中在高壓截止閥的上游和在高壓截 止閥的下游分別設(shè)與電子控制器連接的氣壓傳感器，它們檢測高壓截止閥上 游和下游氣體燃料的氣壓。借助電子控制器可以確定在高壓截止閥進(jìn)口側(cè)與 出口側(cè)之間存在的氣體燃料的氣壓，從而在高壓截止閥上游與下游的壓力比 按上述方式調(diào)整的情況下，可以借助電子控制器按時間順序控制高壓截止閥 輔助閥和所述至少一個噴氣閥的開啟。
為了用氣體燃料運行內(nèi)燃機裝置可例如使用壓縮天然氣(CNG)。為了在 可以用液體燃料和氣體燃料雙燃料狀態(tài)(或monovalent-plus)運行的內(nèi)燃機中
料可以使用例如汽油，對于這種內(nèi)燃機，內(nèi)燃機裝置不僅裝備有液體燃料箱 而且還裝備有氣體燃料箱以及各自用于向內(nèi)燃機供應(yīng)和計量各種燃料的供 給和計量裝置，從而可以在需要時借助電子控制器自動或手動轉(zhuǎn)換為總是用 兩種燃津牛之一運4亍。
在按本發(fā)明的內(nèi)燃機裝置中，在減壓器下游可以在其低壓系統(tǒng)中設(shè)一個
10油分離設(shè)備(油分離器)，用于分離氣體燃料中的液態(tài)或氣態(tài)油成分。在這種
情況下，可以特別有利地應(yīng)用按本發(fā)明的方法，因為在高壓截止閥低壓系統(tǒng)
內(nèi)的導(dǎo)流容積明顯增大。
此外本發(fā)明還延伸到一種汽車，它裝備有一個如上所述的內(nèi)燃機裝置。 此外本發(fā)明還延伸到 一種用于上述按本發(fā)明的內(nèi)燃機裝置的電子控制
器，它適用于以這樣的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行，即，實施一種如上所述
按本發(fā)明的方法。
此外本發(fā)明還延伸到一種用于如上所述按本發(fā)明適用于數(shù)據(jù)處理的電 子控制器的可機讀程序編碼，它含有命令按本發(fā)明的控制器實施上述按本發(fā) 明方法的控制指令。
此外本發(fā)明還延伸到一種將如上所述按本發(fā)明可機讀的程序編碼儲存 在其中的存儲介質(zhì)。
下面借助實施例并參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。其中

圖1示意表示按本發(fā)明的內(nèi)燃機裝置一種實施例的結(jié)構(gòu)。 據(jù)此，優(yōu)選地在汽車上使用的按本發(fā)明的內(nèi)燃機裝置優(yōu)選的實施例，包 括一個已知的總體上用數(shù)字1標(biāo)示、在這里僅示意表示的高壓截止閥，它在 進(jìn)口側(cè)通過氣體燃料管道3與氣體燃料箱2導(dǎo)流連接。氣體燃料箱2按傳統(tǒng) 的方式設(shè)有截止閥4,從這里分出與高壓截止閥進(jìn)口側(cè)連接的氣體燃料管道
包括閥體23和安裝在閥體上的閥殼24的高壓截止閥1，設(shè)計為包括一 個組合在內(nèi)的輔助閥的主閥的形式。為此目的，閥體23在凹槽57內(nèi)形成主 閥座15。流動通道22通入凹槽57,其中，流動通道22的出口被主閥座l5圍繞。
可運動的主閥元件17通過螺旋彈簧19彈簧壓力加載并與主閥座15流 體密封地安置在凹槽57內(nèi)，由此確定高壓截止閥1的關(guān)閉位置。主閥元件 17可以克服螺旋彈簧19的彈簧力電磁地從主閥密封座15抬起，由此釋放流 動通道22的出口。高壓截止閥1在進(jìn)口側(cè)通過流動通道20連4^在與氣體燃 料箱2相連的氣體燃料管道3上。流動通道20在另 一側(cè)連接在流通通道22 上，其中，當(dāng)主閥元件17從其主閥密封座15抬起時，釋放流動通道20與 流動通道22之間的導(dǎo)流連接。對于專業(yè)人員而言，用于將主閥元件17從其 主閥密封座15抬起的電^t操縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及功能是已知的，所以無需用圖表示,口if細(xì)i兌明。
流動通道22在其背對主閥密封座15的那一端匯入高壓截止閥1的出 口，所以當(dāng)主閥元件17從其主閥密封座15抬起時，高壓截止閥1的進(jìn)口與 出口互相導(dǎo)流連接，以及高壓截止閥1處于其開啟位置。在這里，流動通道 22被主閥密封座17圍繞的橫截面決定開啟面積，也就是說，主閥在主閥密 封座處可供氣流有效使用的橫截面積。
為了構(gòu)成輔助閥，在主閥元件17內(nèi)成形一個匯入主閥元件17凹槽26 內(nèi)的通孔25,它匯入流動通道22中。通孔25可通過一個可電石茲運動的輔助 閥元件18關(guān)閉。對于專業(yè)人員而言，這種用于運動輔助閥元件18的電,茲才喿 縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及功能是已知的，所以無需用圖表示和詳細(xì)說明。
在輔助閥元件18內(nèi)的通孔25通過輔助閥元件18內(nèi)的一個側(cè)向孔21在 流動4支術(shù)上與流動通道20相連。若輔助閥元件18電石茲地/人通孔25引出如 此遠(yuǎn)，以致釋放了側(cè)向孔21，則在流動通道20與流動通道22之間建立導(dǎo)流 連接。在這里，通孔25在其進(jìn)入凹槽26的出口處的橫截面積決定開啟面積， 也就是說，輔助閥在輔助閥密封座處可供氣流有效使用的橫截面積。
因為主閥的開啟面積比輔助閥的開啟面積大得多，所以通過打開的主閥 相應(yīng)地可以輸送比通過打開的輔助閥更大的氣體質(zhì)量流量。同樣，為了開啟 輔助閥所需要的力也相應(yīng)地比開啟主閥所需的力小。
僅僅為了完整起見還應(yīng)提及，圖示和說明的高壓截止閥1不限于所示的 設(shè)計，而是也可以用另一種高壓截止閥代替，它包括一個有較大開啟面積的 主閥和一個有較小開啟面積的輔助閥。
在高壓截止閥l的出口側(cè)，流動通道22與氣體燃料管道5連接，它本
身與 一個總體上用數(shù)字6標(biāo)示的減壓器高壓側(cè)的進(jìn)口導(dǎo)流連接。
圖1中僅示意表示且眾所周知的多級式減壓器6，有三個通過各自的隔 膜調(diào)壓閥互相連接的壓力室，亦即進(jìn)口側(cè)高壓室27、出口側(cè)低壓室29以及 設(shè)在它們之間的中壓室28 ，在這些壓力室內(nèi)可通過隔膜調(diào)壓閥調(diào)整為高的、 低的以及處于中間的氣體壓力。
減壓器6在進(jìn)口側(cè)將其高壓室27連接在與高壓截止閥1出口導(dǎo)流連接 的氣體燃料管道5上，因此氣體燃料可以供入高壓室27。高壓室27和中壓 室28通過一個已知的隔膜調(diào)壓閥互相連接，它包括一個可通過氣體壓力加 載的、是兩個室公共的壁的隔膜30和一個與隔膜30連接的閥座31。閥座31被彈簧32的彈簧力壓在一個導(dǎo)流連接高壓室27與中壓室28的流動通道 33的孔口上，插入此孔口中以及流體密封地關(guān)閉流動通道33。當(dāng)高壓室27 內(nèi)處于一個可選擇的氣壓時，隔膜30朝中壓室28方向曲拱，由此從流動通 道33^立出閥座31，釋力文流動通道33的孔口并因而實現(xiàn)了高壓室27與中壓 室28之間的導(dǎo)流連接。基于流動通道33的節(jié)流作用，在高壓室27內(nèi)存在 的高氣體壓力減小為中壓室28內(nèi)較低的氣體壓力。同樣，中壓室28通過一 個相應(yīng)構(gòu)造的包括隔膜34、閥座35、彈簧37和流動通道36的隔膜調(diào)壓閥 與低壓室29連接，在這里完成氣體壓力相對于中壓室內(nèi)氣壓的進(jìn)一步減壓。
在圖1中表示的減壓器只是舉例表示和說明，它可以通過另一種專業(yè)人 員已知的用它可以降低氣體燃料氣壓的減壓器替代。與圖l所示的減壓器相 比，這種減壓器尤其可以有較少或更多數(shù)量的壓力級。
在減壓器6的出口側(cè)，低壓室29與氣體燃料管道7連接，后者與一個 總體上用數(shù)字8標(biāo)示以及在圖1中僅示意表示的油分離器的進(jìn)口導(dǎo)流連接。
通過氣體燃料管道7饋入油分離器8中的氣體燃料，首先進(jìn)入一個由外 殼43構(gòu)成的空腔38,然后克服重力偏轉(zhuǎn)約卯。并通過孔口39重新從空腔 38流出。
通過氣流在空腔38內(nèi)偏轉(zhuǎn)，在氣體燃料中液態(tài)的油成分基于重力的作 用分離，它們可以通過成形在外殼43上的孔口 42流出，進(jìn)入一個固定在外 殼43上的第一貯油池45中。在第一貯油池45的空腔44中，油作為積油46 收集在貯油池最低位置，例如底部。
從外殼43的空腔38排出的氣流進(jìn)入固定在外殼43上的過濾段52中， 在那里例如安置含有無紡織物隔膜的過濾器41，它們構(gòu)成不同空腔彼此的邊 界。所以過濾器41將空腔40與空腔53以及將空腔53與空腔54彼此隔開。 在圖示的實施例中，空腔40和54基于分離器的旋轉(zhuǎn)對稱性所以是一致的。 如舉例所示，流入空腔40中的氣體燃料通過過濾器41流入空腔53，在這里 借助過濾器41可以在氣體燃料中濾出例如以氣霧劑形式遺留的油成分。濾 出的油接著經(jīng)過一個導(dǎo)流連接空腔53與第二貯油池48的連管47，導(dǎo)入由貯 油池48構(gòu)成的空腔49內(nèi)，并作為積油50收集在第二貯油池48的最^f氐位置， 例如底部。
氣體燃料通過進(jìn)入空腔53內(nèi)的流動通道51,由空腔53從油分離器8 引出。在圖1中表示的油分離器只是舉例表示和說明，它可以通過另一種專業(yè) 人員已知的用于從氣體燃料流分離出液態(tài)至氣霧狀油成分的油分離器替代。
在油分離器8,更準(zhǔn)確地說在其流動通道51的出口側(cè)，連"l姿氣體燃料 管道9，它匯入氣體燃料匯流排IO(—般稱為"Rail")中。在氣體燃料匯流 排10端部設(shè)四個可控制的氣體噴射器ll(噴氣閥)，氣體燃料可通過它們充 入圖1沒有表示的內(nèi)燃機的一個圖1沒有表示的吸氣通道中。這種例如可以 電萄f操縱的氣體噴射器11是眾所周知的，因此在這里不必詳細(xì)說明。氣體 噴射器的數(shù)量取決于內(nèi)燃機的氣缸數(shù)，在這里僅為了完整性應(yīng)當(dāng)指出，氣體 噴射器的數(shù)量并不限于4個，而是取決于內(nèi)燃機的具體設(shè)計。
此外，設(shè)一個控制器12,它涉及一種用于發(fā)動機控制的所謂發(fā)動機控 制器(ECU = glectronic ￡ontrol LInite)?？刂破?2借助數(shù)據(jù)線13與高壓截止 閥1以及借助一條分出的控制線14與每一個氣體噴射器11導(dǎo)電連接，所以 一方面在控制器12與高壓截止閥l之間，以及另一方面在控制器12與每一 個氣體噴射器11之間的控制電流可以交流。數(shù)據(jù)與控制線13、 14可以是汽 車中所謂CAN總線，亦即中央數(shù)據(jù)總線的組成部分，所以數(shù)據(jù)信號可以以 CAN總線格式交換?？刂破?2用于控制高壓截止閥1和確定其開啟時刻和 開啟持續(xù)時間。此外，控制器12控制每一個氣體噴射器11并確定它們的開 啟時刻和開啟持續(xù)時間。
在圖1的實施例中控制器12設(shè)計為，在一種可以雙燃料狀態(tài)(或 monovalent-plus)運行的內(nèi)燃機的情況下，為了開始用氣體燃料運行內(nèi)燃機裝
間上先于氣體噴射器11打開高壓截止閥1的輔助閥，所以還在氣體燃料能 通過氣體噴射器11之前，用氣體燃料充填減壓器6的高壓室27以及能實現(xiàn) 高壓截止閥1上游與下游氣體燃料氣壓的壓差平衡。同樣可以使高壓截止閥 1的輔助閥在時間上先于氣體噴射器H打開，直至高壓截止閥1上游與下游 氣體燃料氣壓的壓差下降到低于一個可選擇的壓差閾值。在這里可將控制器 12設(shè)計為，在高壓截止閥1的輔助閥打開并經(jīng)過一個可選擇的持續(xù)時間后， 打開氣體噴射器11。同樣，可以將控制器12設(shè)計為，在打開高壓截止閥1 的輔助閥后，當(dāng)實現(xiàn)高壓截止閥1上游與下游氣體燃料氣壓的壓差平衡，或 高壓截止閥1上游與下游氣體燃料氣壓的壓差下降到低于一個可選擇的壓差 閾值時，打開氣體噴射器11。為了檢測高壓截止閥1上游與下游氣體燃料氣壓的壓差，在氣體燃料管道3中高壓截止閥1的上游以及在氣體燃料管道5 中高壓截止閥l的下游，分別"i殳一個壓力傳感器55、 56，通過它們可以檢測 在相關(guān)的氣體燃料管道3、 5中氣體燃料的氣壓。壓力傳感器55、 57通過數(shù) 據(jù)線58、 59與控制器12在數(shù)據(jù)技術(shù)上連接，所以檢測的氣體壓力值可以輸 入控制器12?？刂破?2據(jù)此確定高壓截止閥1上游與下游氣體燃料氣壓的 壓差，以及如上面所說明的那樣以相應(yīng)的方式控制高壓截止閥1的輔助閥和 氣體噴射器11。付下表30隔膜
1高壓截止閥31閥座
2氣體燃料箱32彈簧
3氣體燃料管道33流動通道
4截止閥3534隔膜
5氣體燃料管道35閥座
6減壓器36流動通道
7氣體燃料管道37彈簧
8油分離器38空腔
9氣體燃料管道4039孑L口
10氣體燃料匯流排40空腔
11氣體噴射器41過濾器
12控制器42孑L口
13數(shù)據(jù)線43外殼
14控制線4544空腔
15主閥座45第一貯油池
16輔助閥座46積油
17主閥元件47連管
18輔助閥元件48第二貯油池
19螺旋彈簧5049空腔
20流動通道50積油
21孑L51流動通道
22流動通道52過濾段
23閥體53空腔
24閥殼5554空腔
25通孔55壓力傳感器
26凹槽56壓力傳感器
27高壓室57凹槽
28中壓室58數(shù)據(jù)線
29低壓室6060數(shù)據(jù)線
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)燃機裝置的運行方法，該內(nèi)燃機裝置有-一臺可用氣體燃料工作的內(nèi)燃機，-一個減壓器(6)，用于降低供入內(nèi)燃機的氣體燃料的氣壓，其中，減壓器在高壓側(cè)通過氣體燃料管(3、5)與至少一個儲存氣體燃料的儲氣箱(2)導(dǎo)流連接，以及，減壓器在低壓側(cè)通過氣體燃料管(7、9)與至少一個用于調(diào)整供入內(nèi)燃機的氣體燃料氣流量的可控制的噴氣閥(11)導(dǎo)流連接，-一個設(shè)在減壓器(6)高壓側(cè)與減壓器導(dǎo)流連接的可控制的高壓截止閥(1)，用于截止由儲氣箱供入減壓器的氣體燃料的氣流，其中，高壓截止閥包括一個開啟橫截面較小的輔助閥(16、18)和一個開啟橫截面較大的主閥(15、17)，以及-一個電子控制器(12)，它用于至少控制所述高壓截止閥和所述至少一個噴氣閥，其特征為，對于一種可雙燃料狀態(tài)運行的內(nèi)燃機，為了開始用氣體燃料運行內(nèi)燃機，或者當(dāng)從液體燃料運行方式向氣體燃料運行方式轉(zhuǎn)換時，通過電子控制器(12)控制為，按時間順序在所述至少一個噴氣閥(11)前打開高壓截止閥(1)的輔助閥(16、18)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述至少一個噴氣閥按可 選擇的時間間隔按時間順序在高壓截止閥的輔助閥后打開。
3. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，當(dāng)借助壓力傳感器檢測到， 高壓截止閥上游與高壓截止閥下游氣體燃料的氣壓差^L平衡，或已低于一個 可選擇的氣壓差時，所述至少一個噴氣閥按時間順序在高壓截止閥的輔助閥 后打開。
4. 按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，所述內(nèi)燃機裝置包括 一臺可以將氣體燃料作為第 一種燃料以及將液體燃料作為第二種燃料運行的雙燃料狀態(tài)內(nèi)燃機。
5. —種尤其用于驅(qū)動汽車的內(nèi)燃機裝置，用于實施按照權(quán)利要求1至4 之一所述的方法，它有-一臺可以用氣體燃料工作的內(nèi)燃機，- 一個減壓器(6)，用于降低供入內(nèi)燃機的氣體燃料的氣壓，其中，減壓器在高壓側(cè)通過氣體燃料管(3、 5)與至少一個儲存氣體燃料的儲氣箱(2)導(dǎo)流 連接，以及，減壓器在低壓側(cè)通過氣體燃料管(7、 9)與至少一個用于調(diào)整供 入內(nèi)燃機的氣體燃料氣流量的可控制的噴氣閥(ll)導(dǎo)流連接，- 一個設(shè)在減壓器(6)高壓側(cè)與減壓器導(dǎo)流連接的可控制的高壓截止閥 (1),用于截止由儲氣箱供入減壓器的氣體燃料的氣流，其中，高壓截止閥包 括一個開啟橫截面較小的輔助閥(16、 18)和一個開啟橫截面較大的主閥(15、 17)，以及- 一個電子控制器(12)，它用于至少控制所述高壓截止閥和所述至少一 個噴氣閥，其特征為對于一種可雙燃料狀態(tài)運行的內(nèi)燃機，所述電子控制器(12) 設(shè)置為以這樣的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行，即，為了開始用氣體燃料運行控制器(12)控制，按時間順序在所述至少一個噴氣閥(11)前打開所述高壓截止 閥(1)的輔助閥(16、 18)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，所述電子控制器設(shè) 置為以這樣的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行，即，所述至少一個噴氣閥按可選 擇的時間間隔按時間順序在高壓截止閥的輔助閱后打開。
7. 按照權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，所述電子控制器設(shè) 置為以這樣的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行，即，當(dāng)借助壓力傳感器檢測到' 高壓截止閥上游與高壓截止閥下游氣體燃料的氣壓差被平衡，或已低于一個 可選擇的氣壓差時，所述至少一個噴氣閥按時間順序在高壓截止閥的輔助閥 后打開。
8. 按照權(quán)利要求5至7之一所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，所述氣體 燃料是壓縮天然氣(CNG)。
9. 按照權(quán)利要求5至8之一所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，在減壓器 的低壓支線(7、 9、 10)內(nèi)設(shè)一個油分離器(8)，用于分離氣體燃料中的液態(tài)或 氣態(tài)油成分。
10. 按照權(quán)利要求5至9之一所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，在高壓截 止閥上游和高壓截止閥下游分別設(shè)有壓力傳感器(55、 56)，用于感測高壓截 止閥上游和高壓截止閥下游的氣體燃料的氣體壓力。
11. 按照權(quán)利要求5至10之一所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，它包括一臺可以將氣體燃料作為第 一種燃料以及將液體燃料作為第二種燃料運行 的雙燃料狀態(tài)內(nèi)燃機。
12. 按照權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，所述電子控制器 適用于以這樣的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行，即，為了將內(nèi)燃機的運行從用 第二種燃料運行轉(zhuǎn)換為用第 一種燃料運行，按時間順序在所述至少 一個噴氣 閥前打開所述高壓截止閥的輔助閥。
13. 按照權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機裝置，其特征為，所述第一種燃料 是壓縮天然氣(CNG)和所述第二種燃料是汽油。
14. 一種具有一個按照權(quán)利要求5至13之一所述內(nèi)燃機裝置的汽車。
15. —種用于按照權(quán)利要求5至13之一所述內(nèi)燃機裝置的電子控制器 (12)，其特征為，該電子控制器適用于以這樣的方式控制內(nèi)燃機裝置的運行， 即，實施一種按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法。
16. —種用于適用于數(shù)據(jù)處理的按照權(quán)利要求15所述電子控制器(12) 的程序編碼，它含有促使所述電子控制器實施按照權(quán)利要求1至4之一所述 方法的控制指令。
17. —種將按照權(quán)利要求16所述的程序編碼儲存在其中的存儲介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機裝置的運行方法以及一種內(nèi)燃機裝置，內(nèi)燃機裝置有一臺可以用氣體燃料工作的內(nèi)燃機；一個減壓器，用于降低供入內(nèi)燃機的氣體燃料的氣壓，其中，減壓器在高壓側(cè)通過氣體燃料管與至少一個儲存氣體燃料的儲氣箱導(dǎo)流連接，以及，減壓器在低壓側(cè)通過氣體燃料管與至少一個用于調(diào)整供入內(nèi)燃機的氣體燃料氣流量的可控制的噴氣閥導(dǎo)流連接；一個設(shè)在減壓器高壓側(cè)與減壓器導(dǎo)流連接可控制的高壓截止閥，用于截止由儲氣箱供入減壓器的氣體燃料的氣流，其中，高壓截止閥包括一個開啟橫截面較小的輔助閥和一個開啟橫截面較大的主閥；以及，一個電子控制器，它用于至少控制高壓截止閥和至少一個噴氣閥，其中，為了開始用氣體燃料運行內(nèi)燃機，通過電子控制器控制為，按時間順序在所述至少一個噴氣閥前打開高壓截止閥的輔助閥。
文檔編號F02D19/08GK101490394SQ200780027014
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者安德烈亞斯·喬斯 申請人:Gm全球科技運作股份有限公司