AT414025B

AT414025B - Gas-brennkraftmaschine mit zumindest einem einlasskanal

Info

Publication number: AT414025B
Application number: AT0801504A
Authority: AT
Inventors: Robert Dr Beran
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2006-08-15
Also published as: ATA80152004A

Description

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AT 414 025 B

Die Erfindung betrifft ein eine Gas-Brennkraftmaschine mit zumindest einem Einlasskanal, in welchen zumindest ein durch ein Gaszuführrohr gebildeter Gasströmungsweg zur Zuführung des gasförmigen Kraftstoffes einmündet, wobei die Gaszufuhr zum Gasströmungsweg durch ein Gasventil steuerbar ist. 5

Aus dem Paper No.2000-ICE-330, ICE-Vol. 35-2, 2000 ICE Fall Technical Conference, ASME 2000 mit dem Titel "Gas Engine Developement at Wärtsilä NSD", Ingemar NYLUND, ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der Gas über zwei Gaszuführrohre in den Einlasskanal zugeführt wird. Die Gaszuführrohre sind dabei etwa normal zum Einlasskanal angeordnet, wobei im io Bereich der Mündungen die Gaszuführrohre abgeschrägt sind. Nachteilig ist, dass nach Schließen des Gasventiles im Gaszuführrohr ein Gasrest verbleibt, welcher nicht an der Verbrennung teilnimmt. Da das Gas als Strahl in den Einlasskanal geblasen wird, wobei die Kontaktfläche mit der Frischluft relativ klein ist, lässt die erreichte Durchmischung zu wünschen übrig. 15 Aus der JP 2001-214811 A ist eine Gas-Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher Gas über ein Gaszuführrohr in einen Einlasskanal zugeführt wird, wobei das Gaszuführrohr eine Reihe von radialen Öffnungen aufweist, über welche das Gas in Richtung der Einlassströmung eingeblasen wird. Die Mündungen des Gaszuführrohres sind möglichst nahe bei der Mündung in den Brennraum angeordnet, um das an der Verbrennung nicht teilnehmende Restgas im Einlasska-20 nal möglichst klein zu halten und um Spülverluste zu reduzieren. Durch die mündungsnahe Einblasung des Gases in den Einlasskanal ist aber die Durchmischung mit der Frischluft nicht ausreichend.

Die FR 2 542 378 A zeigt eine Gaszuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem in 25 einen Einlasskanal mündenden Rohr, welches im Mündungsbereich in den Einlasskanal einen Längsschlitz aufweist.

Die US 4,831,994 beschreibt eine Mischeinrichtung für Flüssiggas, wobei ein Gaszuführrohr einen Längsschlitz aufweist. 30

Die US 2002/0148451 A1 offenbart eine Gaszuführeinrichtung für eine Gas-Brennkraftmaschine, wobei die Gaszufuhr in den Einlasskanal über Langlöcher erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art die 35 Gemischhomogenität zu verbessern und die Spülverluste zu verringern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Gaszuführrohr zumindest einen Längsschlitz und/oder zumindest ein Langloch aufweist und dass das Gaszuführrohr im Bereich der stirnseitigen Mündungsöffnung abgeschrägt ist, wobei die Mündungsöffnung bevorzugt auf der 40 der Frischluftströmung im Einlasskanal abgewandten Seite angeordnet ist. Der Längsschlitz kann dabei zu einer stirnseitigen Mündungsöffnung des Gaszuführrohres hin auslaufen. Ein Längsschlitz oder ein Langloch ist dabei auf der der Frischluftströmung abgewandten Seite des Gaszuführrohres angeordnet, wobei ein weiterer Längsschlitz oder ein weiters Langloch an der der Frischluftströmung zugewandten Seite angeordnet sein kann. Dadurch, dass das Gas über 45 den Längsschlitz oder das Langloch und die stirnseitige Mündungsöffnung in den Einlasskanal strömt, wird die Kontaktoberfläche mit der Frischluft wesentlich vergrößert und die Durchmischung verbessert. Die Frischluft kann durch die stirnseitige Mündungsöffnung und den Längsschlitz bzw. das Langloch das Gaszuführrohr optimal ausspülen, so dass nach Abschalten des Gasventiles kaum Restgas im Gaszuführrohr verbleibt und nahezu das gesamte zugeführte so Gas an der Verbrennung teilnimmt. Somit können die Spülverluste wesentlich verringert werden.

Besonders vorteilhaft für eine gute Durchmischung des Gases mit Frischluft und für eine gute Ausspülung des Gaszuführrohres ist es, wenn das Gaszuführrohr zumindest teilweise entgegen 55 der Frischluftströmung im Einlasskanal gerichtet ist. 3

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In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest zwei Gasströmungswege, vorzugsweise ein erster und ein zweiter Gasströmungsweg, in unterschiedlichen Bereichen in den Einlasskanal einmünden. Zwei Gasströmungswege zur Zuführung der Brenngase sind besonders für Brennkraftmaschinen mit zwei Einlassventilen, welche strömungsmäßig hinter-5 einander im Mündungsbereich eines einzigen Einlasskanales angeordnet sind, von Vorteil. Dabei ist in einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Gasströmungsweg - in Richtung der Luftströmung im Einlasskanal betrachtet -stromabwärts des ersten Gasströmungsweges in den Einlasskanal einmündet, wobei vorzugsweise der erste und der zweite Gasströmungsweg in unterschiedlichen Querschnittsbereichen io des Einlasskanales einmünden, wobei vorteilhafterweise der erste Einlassströmungsweg innerhalb des Einlasskanales länger ist, als der zweite Einlassströmungsweg. Dadurch, dass die Gaszuführrohre unterschiedlich lang ausgeführt sind, kann das Gas in unterschiedlichen Querschnittsbereichen des Einlasskanales einströmen, wodurch das über jedes Einlassventil einströmende Gas separat dosiert und besonders gut mit Frischluft durchmischt werden kann. 15

Die Gasströmungswege können entweder im Zylinderkopf oder in einem kombinierten Einlass-Auslass-Krümmerteil angeordnet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 20

Es zeigen die Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt durch einen Einlasskanal in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt durch einen Einlasskanal in einer zweiten Ausführungsvariante, Fig. 3 einen Einlass-Auslass-Krümmerteil aus Fig. 1 in einer Schrägansicht und Fig. 4 25 das Gaszuführrohr aus Fig. 1 im Detail.

In den Ausführungsbeispielen sind funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. 30 Die Gas-Brennkraftmaschine 1 zur Verbrennung eines gasförmigen Kraftstoffes weist pro Zylinder 2 einen Einlasskanal 3 auf, welcher sich vor Eintritt in den Brennraum 4 in zwei Teilkanäle 5, 6 aufteilt, deren Einlassquerschnitt durch Einlassventile 7, 8 gesteuert wird. Das Gas wird über einen ersten und einen zweiten Gasströmungsweg 9, 10 zugeführt, wobei die Gasströmungswege 9, 10 durch in den Einlasskanal 3 mündende erste und zweite Gaszuführrohre 11, 35 12 gebildet sind. Die Menge des zugeführten Gases wird über ein elektrisch betätigbares Gas ventil 13 gesteuert.

Die ersten und zweiten Gasströmungswege 9, 10 können in einen vom Zylinderkopf 14 getrennt ausgeführten kombinierten Einlass-Auslass-Krümmerteil 15 angeordnet sein, wie in Fig. 1 ge-40 zeigt ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die ersten und zweiten Gasströmungswege 9, 10 im Zylinderkopf 14 angeordnet sind und dass das Gasventil 13 direkt am Zylinderkopf 14 befestigt ist (Fig. 2).

Erste und zweite Gaszuführrohre 11, 12 sind unterschiedlich lang ausgeführt und münden in 45 unterschiedlichen Querschnittsbereichen des Einlasskanales 3 in diesen ein. Dadurch wird erreicht, dass beide Teilkanäle 5, 6 gleichermaßen ausreichend mit Kraftstoff-Luftgemisch versorgt werden.

Das erste Gaszuführrohr 11 weist einen der Frischluftströmung S abgewendeten Längsschlitz 50 16 auf, welcher sich über einen Großteil des ersten Gaszuführrohres 11 erstreckt. Das Gaszu führrohr ist an seiner in den Einlasskanal ragenden Stirnseite 17 mit einer Mündungsöffnung 18 versehen. Der Längsschlitz 16 läuft zur Stirnseite hin in diese stirnseitige Mündungsöffnung 18 aus. Das erste Gaszuführrohr 11 ist im Bereich seiner Stirnseite 17 abgeschrägt, so dass die Öffnung 18 der Frischluftströmung S abgewendet ist. 55

Claims

4 AT 414 025 B Das über das Gasventil 13 zugeführte Gas strömt durch das erste und zweite Gaszuführrohr 11, 12 in den Einlasskanal 3 ein. Die Einströmung durch das erste Gaszuführrohr 11 erfolgt dabei über den gesamten Längsschlitz 16, sowie über die stirnseitige Mündungsöffnung 18. Dadurch entsteht eine relativ große Kontaktoberfläche mit der einströmenden Frischluft, wodurch eine 5 besonders gute Durchmischung des Kraftstoffes mit der Frischluft erzeugt wird. Da das Gas über das erste und das zweite Gaszuführrohr 11, 12 in unterschiedliche Querschnittsbereiche des Einlasskanals 3 einströmt, wird die Durchmischung gefördert und erreicht, dass beide Teilkanäle 5, 6 mit Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt werden. io Wie in Fig. 4 im Detail dargestellt, kann das Gaszuführrohr 11 auch auf der der Frischluftströmung zugewandten Seite einen Längsschlitz oder ein Langloch 16' aufweisen. Nach Abschalten des Gasventiles 13 wird das Gaszuführrohr 11 mit Frischluft gespült, indem ein Teil der Frischluft des Einlasskanals 3 durch den rückseitigen Längsschlitz bzw. das Langloch 16' sowie durch die stirnseitige Mündungsöffnung 18 des ersten Gaszuführrohres 11 ein- und durch den der 15 Frischluftströmung abgewandten Längsschlitz 16 wieder austritt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Gaszuführrohr 11 zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung S der Frischluft im Einlasskanal 3 gerichtet ist, wie aus Fig. 3 beispielsweise hervorgeht. Dies wird erreicht, in dem das erste Gaszuführrohr 11 im Bereich einer äußeren Krümmung des Einlasskanals 3 in den Einlasskanal einmündet. 20 1. Gas-Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem Einlasskanal (3), in welchen zumindest 25 ein durch ein Gaszuführrohr (11, 12) gebildeter Gasströmungsweg (9, 10) zur Zuführung des gasförmigen Kraftstoffes einmündet, wobei die Gaszufuhr zum Gasströmungsweg (9, 10) durch ein Gasventil (13) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaszuführrohr (11, 12) zumindest einen Längsschlitz (16) und/oder zumindest ein Langloch (16‘) aufweist und dass das Gaszuführrohr (11) im Bereich der stirnseitigen Mündungsöffnung 30 (18) abgeschrägt ist, wobei die Mündungsöffnung (18) bevorzugt auf der der Frischluft strömung (S) im Einlasskanal (3) abgewandten Seite angeordnet ist.
2. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Längsschlitz (16) zu einer stirnseitigen Mündungsöffnung (18) des Gaszuführroh- 35 res (11) hin ausläuft.
3. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Längsschlitz (16) oder ein Langloch (16’) auf der der Frischluftströmung (S) abgewandten Seite des Gaszuführrohres (11) und ggf. ein weiterer Längsschlitz (16) oder ein weiters 40 Langloch (16’) an der der Frischluftströmung (S) zugewandten Seite angeordnet ist.
4. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (11a) des Gaszuführrohres (11) zumindest teilweise entgegen der Frischluftströmung (S) im Einlasskanal (3) gerichtet ist. 45
5. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gasströmungswege, vorzugsweise ein erster und ein zweiter Gasströmungsweg (9,10), in unterschiedlichen Bereichen des Einlasskanals (3) einmünden. so 6. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasströmungsweg (10) - in Richtung der Frischluftströmung (S) im Einlasskanal (3) betrachtet - stromabwärts des ersten Gasströmungsweges (9) in den Einlasskanal (3) einmündet.
7. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 5 AT 414 025 B erste und der zweite Gasströmungsweg (9, 10) in unterschiedlichen Querschnittsbereichen des Einlasskanales (3) einmünden, wobei vorzugsweise der erste Einlassströmungsweg (9) innerhalb des Einlasskanals (3) länger ist, als der zweite Einlassströmungsweg (10).
8. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Gasströmungsweg (9, 10) in einem kombinierten Einlass-Auslass-Krümmerteil (15) angeordnet ist.
9. Gas-Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, io dass der erste und/oder zweite Gasströmungsweg (9, 10) im Zylinderkopf (14) angeordnet ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 15 20 25 30 35 40 45 50 55