DE102006048498A1 - A spark-ignited internal combustion engine operable with gaseous fuel with a fuel supply system and method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Es sind gasbetriebene, fremdgezündete Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen der gasförmige Kraftstoff in einen Brennraum eines Zylinders eingeblasen wird. Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare, mindestens einen Brennraum (13) aufweisende Brennkraftmaschine (1), die zumindest einen ersten Injektor (26) für gasförmigen Kraftstoff aufweist. Der zumindest eine erste Injektor (26) ist durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagbar, der ungefähr dem Druck in einem Gastank (22) entspricht. Der gasförmige Kraftstoff ist durch den zumindest einen ersten Injektor (26) direkt in einen Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (1) einbringbar. Die Erfindung wird bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen für gasförmige Kraftstoffe angewandt.There are gas-powered, spark-ignited internal combustion engines are known in which the gaseous fuel is injected into a combustion chamber of a cylinder. The invention relates to a spark-ignited, operable with gaseous fuel, at least one combustion chamber (13) having internal combustion engine (1) having at least one first injector (26) for gaseous fuel. The at least one first injector (26) can be acted upon by gaseous fuel with a pressure which corresponds approximately to the pressure in a gas tank (22). The gaseous fuel can be introduced directly into a combustion chamber (13) of the internal combustion engine (1) through the at least one first injector (26). The invention is applied to spark ignited internal combustion engines for gaseous fuels.

Description

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beziehungsweise nach Anspruch 5 und ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbaren Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.The The invention relates to a spark-ignition, with gaseous Fuel operable internal combustion engine with the characteristics of The preamble of claim 1 or according to claim 5 and a Method of operating a spark ignited, with gaseous fuel operable internal combustion engine having the features of the preamble of claim 6.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 295 20 410 U1 ist eine erdgasbetriebene, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage bekannt. In dieser Kraftstoffversorgungsanlage wird der gasförmige Kraftstoff, der unter hohem Druck steht, aus einem Gastank über einen Druckminderer entspannt und einer Gas-Kraftstoffverteilerleiste zugeführt, in der er durch einen Druckregler auf einen gewählten Druck eingestellt wird. Ein weiterer Druckregler stellt einen festen Wert eines Differenzdrucks zwischen der Gas-Kraftstoffverteilerleiste und einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine ein. Druckminderer und Druckregler sind aufwändige und teuere Bauteile. Der Druckminderer ist zusätzlich gegen Vereisung zu schützen.From the utility model DE 295 20 410 U1 is a natural gas-powered, spark-ignition internal combustion engine with a fuel supply system known. In this fuel supply system, the gaseous fuel, which is under high pressure, expanded from a gas tank via a pressure reducer and fed to a gas-fuel rail in which it is adjusted by a pressure regulator to a selected pressure. Another pressure regulator sets a fixed value of a differential pressure between the gas-fuel rail and an intake passage of the internal combustion engine. Pressure reducers and pressure regulators are complex and expensive components. The pressure reducer must also be protected against icing.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage zur Verfügung zu stellen, die ohne Druckminderer oder Druckregler eine gute Gaseinblasung mit der für den jeweiligen Betriebszustand notwendigen Gasmenge in einen Brennraum der Brennkraftmaschine gewährleistet.task the invention it is in contrast, a spark ignition, with gaseous Fuel operable internal combustion engine with a fuel supply system to disposal to provide, without pressure reducer or pressure regulator a good gas injection with the for the respective operating state necessary amount of gas in a combustion chamber ensures the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 5 und durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.These Task is by an internal combustion engine with the characteristics of Claim 1 or claim 5 and by a method for operating an internal combustion engine having the features of the claim 6 solved.

Die erfindungsgemäße, fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare, Brennkraftmaschine, die mindestens einen Brennraum und zumindest einen ersten Injektor für gasförmigen Kraftstoff aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine erste Injektor durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagbar ist, der ungefähr einem Druck in einem Gastank entspricht, und dass der gasförmige Kraftstoff durch den zumindest einen ersten Injektor direkt in den Brennraum einbringbar ist. Auf diese Weise wird der hohe Druck von ungefähr 200 bar, unter dem der gasförmige Kraftstoff im Gastank steht, dazu genutzt den Kraftstoff direkt in den Brennraum zu blasen und es wird eine einfach aufgebaute Vorrichtung zur Einbringung von gasförmigem Kraftstoff in den Brennraum bereitgestellt. Durch Entspannen des gasförmigen Kraftstoffs von hohem Druck im Injektor, der in unmittelbarer Brennraumnähe angeordnet ist, ist keinerlei Gefahr einer Vereisung des Injektors gegeben. Durch die Brennraumwärme wird ein Vereisen verhindert und durch die starke Entspannung des gasförmigen Kraftstoffs wird der Brennraum gleichzeitig von innen gekühlt.The inventive, spark-ignited, with gaseous fuel operable, internal combustion engine, the at least one combustion chamber and at least one first gaseous fuel injector, is characterized in that the at least one first injector by gaseous Fuel is pressurizable, which is about one Pressure in a gas tank corresponds, and that the gaseous fuel through the at least one first injector directly into the combustion chamber can be introduced. In this way, the high pressure of about 200 bar, below the gaseous Fuel is in the gas tank, to use the fuel directly to blow into the combustion chamber and it becomes a simply constructed device for the introduction of gaseous Fuel is provided in the combustion chamber. By relaxing the gaseous Fuel of high pressure in the injector, which is located in the immediate vicinity of the combustion chamber is, there is no risk of icing of the injector. Through the combustion chamber heat is prevented from icing and by the strong relaxation of the gaseous Fuel, the combustion chamber is cooled simultaneously from the inside.

In der Ausgestaltung der Erfindung sind zur Bestimmung von Druck und/oder Temperatur des gasförmigen Kraftstoffs ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor an zumindest einer Gasleitung stromauf des zumindest ersten Injektors vorgesehen. Durch die Erfassung des Druckes und der Temperatur des gasförmigen Kraftstoffs vor dem Injektor ist eine exakte Mengenzumessung mit Hilfe eines Steuergeräts einfach möglich.In the embodiment of the invention are for the determination of pressure and / or Temperature of the gaseous Fuel a pressure sensor and / or a temperature sensor on at least a gas line upstream of the at least first injector is provided. By the detection of the pressure and the temperature of the gaseous fuel In front of the injector is an exact Mengenzumessung with the help of a ECU just possible.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein zweiter Injektor je Brennraum vorgesehen, der flüssigen Otto-Kraftstoff in einen Ansaugkanal der Brennkraftmaschine abgibt. Dadurch ist es möglich, die Brennkraftmaschine mit einer weiteren Kraftstoffart zu betreiben und auch bei einer möglicherweise mangelhaften Versorgung mit gasförmigem Kraftstoff, die Brennkraftmaschine weiter zu betreiben. Die Möglichkeit zwei verschiedene Kraftstoffarten zu verwenden wird bivalente oder Bi-Fuel-Betriebsweise genannt.In Another embodiment of the invention is at least a second Injector per combustion chamber provided, the liquid gasoline fuel in one Suction channel of the internal combustion engine emits. This makes it possible for the Internal combustion engine to operate with another fuel and also at one possibly deficient supply of gaseous Fuel to continue to operate the internal combustion engine. The possibility Using two different fuel types is bivalent or bi-fuel mode of operation called.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist je Brennraum zumindest ein dritter Injektor vorgesehen, der flüssigen Kraftstoff direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Auf diese Weise kann zusätzlich zum direkt eingebrachten gasförmigen Kraftstoff noch flüssiger Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt werden. Damit ist ebenfalls eine bivalente oder Bi-Fuel-Betriebsweise gegeben, um je nach Verfügbarkeit zwischen unterschiedlichen Kraftstoffarten zu wechseln.In A further embodiment of the invention is at least each combustion chamber a third injector is provided, the liquid fuel directly in injected the combustion chamber of the internal combustion engine. In this way can additionally for directly introduced gaseous Fuel even more fluid Fuel will be injected directly into the combustion chamber. This is also A bivalent or bi-fuel mode of operation is given, subject to availability to switch between different fuel types.

Erfindungsgemäß ist je Brennraum zumindest ein Bi-Fuel-Einspritzventil durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagbar, der ungefähr einem Druck in einem Gastank entspricht. Der gasförmige Kraftstoff ist durch das zumindest eine Bi-Fuel-Einspritzventil direkt in den Brennraum einbringbar, wobei durch das Bi-Fuel-Einspritzventil wahlweise oder zusätzlich auch flüssiger Otto-Kraftstoff in den Brennraum einbringbar ist. Bi-Fuel-Einspritzventile sind Einspritzventile, die zwei verschiedene Kraftstoffarten einspritzen können. In diesem Fall handelt es sich um flüssige und gasförmige Kraftstoffe, die durch zwei Zuleitungen zugeführt, aber durch eine Öffnung in den Brennraum eingespritzt werden. Damit ist ebenfalls eine bivalente oder Bi-Fuel-Betriebsweise gegeben, um je nach Verfügbarkeit zwischen unterschiedlichen Kraftstoffarten zu wechseln.According to the invention is ever Combustion chamber at least a bi-fuel injection valve by gaseous fuel pressurizable to about a pressure in a gas tank equivalent. The gaseous Fuel is through the at least one bi-fuel injection valve can be introduced directly into the combustion chamber, with the bi-fuel injector optionally or additionally also more fluid Otto fuel is introduced into the combustion chamber. Bi-Fuel Injectors are injectors that inject two different types of fuel can. In this case, these are liquid and gaseous fuels, fed by two leads, but through an opening be injected into the combustion chamber. This is also a bivalent or bi-fuel mode of operation given depending on availability to change different fuel types.

Das Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbaren Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine erste Injektor beziehungsweise das zumindest eine Bi-Fuel-Einspritzventil durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagt wird, der dem Druck im Gastank entspricht. Weiterhin bringt der zumindest eine erste Injektor beziehungsweise das zumindest eine Bi-Fuel-Einspritzventil den gasförmigen Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine ein. Dabei wird die in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebrachte Kraftstoffmenge durch eine Änderung einer Taktrate des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils eingestellt. Zur Regelung der eingeblasenen Kraftstoffmenge sind Sensoren für einen Druck und eine Temperatur des gasförmigen Kraftstoffs in der Hochdruckleitung vorgesehen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, eine direkteinspritzende, mit gasförmigem Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine zu betreiben, ohne zwischen dem Hochdruckgastank und den Injektoren einen Druckminderer und eine Niederdruckleitung vorsehen zu müssen. Durch den Einsatz von Injektoren, die hochdruckfähig sind, ist es möglich die Kraftstoffversorgungsanlage wesentlich einfacher zu gestalten.The method of operating a spark ignited gaseous fuel Internal combustion engine is characterized in that the at least one first injector or the at least one bi-fuel injection valve is acted upon by gaseous fuel with a pressure corresponding to the pressure in the gas tank. Furthermore, the at least one first injector or the at least one bi-fuel injection valve directly introduces the gaseous fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. In this case, the fuel quantity introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine is set by a change in a clock rate of the at least one first injector or of the at least one bi-fuel injection valve. To control the amount of fuel injected, sensors are provided for a pressure and a temperature of the gaseous fuel in the high-pressure line. With this method, it is possible to operate a direct-injection fueled with gaseous fuel internal combustion engine without having to provide a pressure reducer and a low-pressure line between the high-pressure gas tank and the injectors. By using injectors that are high-pressure capable, it is possible to make the fuel supply system much easier.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge durch einen regelbaren Hub des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils eingestellt. Durch eine Hubregelung des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils lässt sich auf einfache Weise die Menge des eingeblasenen Kraftstoffs regeln. Hubregelung bedeutet, dass eine Düsennadel im zumindest einen ersten Injektor beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils in ihrem Hub geregelt werden kann. Das heißt, es sind außer den Zuständen offen und geschlossen auch gezielt Zwischenwerte einstellbar. Durch den regelbaren Hub der Düsennadel des Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils lassen sich sowohl große als auch kleine Kraftstoffmengen zeitunabhängig exakt in den Brennraum einblasen.In An embodiment of the invention is injected into the combustion chamber Fuel quantity by a controllable stroke of the at least one first Injector or the at least one bi-fuel injection valve set. By a stroke control of the at least one first injector or The at least one bi-fuel injection valve can be easily regulate the amount of injected fuel. Stroke control means that a nozzle needle in at least one first injector or at least a bi-fuel injection valve can be regulated in their stroke. This means, it is not the states open and closed also intermediate values can be set. By the controllable stroke of the nozzle needle of the injector or the at least one bi-fuel injection valve can be both great as well as small amounts of fuel exactly independent of time into the combustion chamber blow.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Kraftstoffdruck in der zumindest einen Gasleitung stromauf des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils von einem Drucksensor bestimmt. Dessen Werte werden einem Steuergerät zugeführt, das damit die Taktrate und/oder gegebenenfalls den Hub des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils steuert. Wenn der Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung durch einen Drucksensor bestimmt wird, kann ein Steuergerät auf Grund dieser Messwerte die Taktrate und/oder den Hub des ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils steuern und damit die exakte Kraftstoffmenge zum richtigen Zeitpunkt in den Brennraum einbringen.In Another embodiment of the invention is a fuel pressure in the at least one gas line upstream of the at least one first Injector or the at least one bi-fuel injection valve determined by a pressure sensor. Whose values are fed to a control unit, the so that the clock rate and / or optionally the hub of at least a first injector or the at least one bi-fuel injection valve controls. When the fuel pressure in the high-pressure line through a pressure sensor is determined, a control unit based on of these measured values, the clock rate and / or the stroke of the first injector or the at least one bi-fuel injection valve and thus control the introduce exact amount of fuel into the combustion chamber at the right time.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kraftstofftemperatur in der zumindest einen Gasleitung stromauf des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils von einem Temperatursensor bestimmt. Dessen Werte werden einem Steuergerät zugeführt, das damit die Taktrate und/oder gegebenenfalls den Hub des zumindest einen ersten Injektors beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils steuert. Somit kann die einzublasende Gasmenge über die Taktrate und/oder den Hub des Injektors noch genauer bestimmt werden. Die Druck- und Temperatursensoren sind an der Hochdruckleitung nach Möglichkeit nahe an den Injektoren vorzusehen.In A further embodiment of the invention is a fuel temperature in the at least one gas line upstream of the at least one first Injector or the at least one bi-fuel injection valve determined by a temperature sensor. Whose values are fed to a control unit, the so that the clock rate and / or optionally the hub of at least a first injector or the at least one bi-fuel injection valve controls. Thus, the amount of gas to be injected via the clock rate and / or the stroke be determined in more detail of the injector. The pressure and temperature sensors are close to the injectors on the high pressure line if possible provided.

Weitere Vorteile, Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Further Advantages, features and combinations of features result from the Description and the drawing. Embodiments of the invention are shown simplified in the drawing and in the following Description closer explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 in einem ersten Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung einer fremdgezündeten, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbaren Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage mit Direkteinblasung mittels getakteter Injektoren, 1 in a first embodiment, a schematic representation of a spark ignited, operable with gaseous fuel internal combustion engine with a fuel supply system with direct injection by means of clocked injectors,

2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung einer bivalenten Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage mit Direkteinblasung mittels getakteter Injektoren und vorgesehener Kanaleinspritzung, 2 in a second embodiment, a schematic representation of a bivalent internal combustion engine with a fuel supply system with direct injection by means of clocked injectors and provided port injection,

3 in einem dritten Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung einer bivalenten Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage mit Direkteinblasung mittels Bi-Fuel-Einspritzventile und 3 in a third embodiment, a schematic representation of a bivalent internal combustion engine with a fuel supply system with direct injection by means of bi-fuel injection valves and

4 in einem vierten Ausführungsbeispiel eine schematische Darstellung einer bivalenten Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage mit Direkteinblasung mittels getakteter Injektoren und vorgesehener Direkteinspritzung 4 in a fourth embodiment, a schematic representation of a bivalent internal combustion engine with a fuel supply system with direct injection by means of clocked injectors and provided direct injection

In 1 ist eine fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare Brennkraftmaschine 1 mit einer Kraftstoffversorgungsanlage 2 in einem ersten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Eine derartige Brennkraftmaschine 1 ist unter dem Begriff CNG-(Compressed Natural Gas) Brennkraftmaschine bekannt. Der gasförmige Kraftstoff, insbesondere Erdgas, wird im Folgenden als Brenngas bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1 weist ein ein Maschinengehäuse 3 auf, in dem sich ein Kolben 4 bewegt. Außerdem weist sie einen Ansaugkanal 5 und einen Abgaskanal 6 auf, in denen ein Einlassventil 7 und ein Auslassventil 8 angeordnet ist. Weiterhin weist die Brennkraftmaschine 1 eine Ansauganlage 9 auf, durch die die Verbrennungsluft angesaugt wird. Die Ansauganlage 9 weist im Wesentlichen ein nicht dargestelltes Luftfilter, einen Luftmassenmesser 10, eine Drosselklappe 11, ein Saugrohr 12 und für jeden Brennraum 13 mindestens einen Ansaugkanal 5 auf. Der Brennraum 13 wird hauptsächlich vom Maschinengehäuse 3 und vom Kolben 4 gebildet. Die Verbrennungsluft durchströmt die einzelnen Elemente der Ansauganlage 9 in dieser Reihenfolge. Nach der Verbrennung im Brennraum 13 verlässt das Abgas über den Abgaskanal 6 die Brennkraftmaschine 1 und durchströmt zur Abgasnachbehandlung anschließend den Katalysator 14.In 1 is a spark-ignited, operable with gaseous fuel internal combustion engine 1 with a fuel supply system 2 shown schematically in a first embodiment. Such an internal combustion engine 1 is known by the term CNG (Compressed Natural Gas) internal combustion engine. The gaseous fuel, esp special natural gas, is referred to below as fuel gas. The internal combustion engine 1 has a machine housing 3 on, in which there is a piston 4 emotional. It also has a suction channel 5 and an exhaust duct 6 on which an inlet valve 7 and an exhaust valve 8th is arranged. Furthermore, the internal combustion engine 1 an intake system 9 on, through which the combustion air is sucked. The intake system 9 essentially has an unillustrated air filter, an air mass meter 10 , a throttle 11 , a suction pipe 12 and for every combustion chamber 13 at least one intake channel 5 on. The combustion chamber 13 is mainly from the machine body 3 and from the piston 4 educated. The combustion air flows through the individual elements of the intake system 9 in this order. After combustion in the combustion chamber 13 leaves the exhaust gas via the exhaust duct 6 the internal combustion engine 1 and then flows through the catalyst for exhaust aftertreatment 14 ,

Weiterhin ist ein Steuergerät 15 vorhanden, das Signale des Luftmassenmessers 10, ein Drucksignal aus dem Saugrohr 12 und Signale von Lambdasonden 16 und eines ersten Temperatursensors 17 im Katalysator 14 verarbeitet. Zwischen dem Saugrohr 12 und dem Abgaskanal 6 ist eine Abgasrückführleitung 18 mit einem Abgasrückführventil 19 angeordnet. Das Abgasrückführventil 19 wird ebenfalls vom Steuergerät 15 zusammen mit einem elektropneumatischen Umschaltventil 20 angesteuert, das zusätzlich vom Druck im Saugrohr 12 angesteuert wird.Furthermore, a control unit 15 present, the signals of the air mass meter 10 , a pressure signal from the suction pipe 12 and signals from lambda probes 16 and a first temperature sensor 17 in the catalyst 14 processed. Between the suction pipe 12 and the exhaust duct 6 is an exhaust gas recirculation line 18 with an exhaust gas recirculation valve 19 arranged. The exhaust gas recirculation valve 19 is also from the controller 15 together with an electropneumatic changeover valve 20 triggered, in addition to the pressure in the intake manifold 12 is controlled.

Die Kraftstoffversorgungsanlage 2 zur Versorgung der Brennkraftmaschine 1 mit Brenngas umfasst

  • – eine Tankanlage 21, die mehrere Hochdruckgastanks 22 und Abschaltventilen 23 aufweist,
  • – eine Hochdruckleitung 24,
  • – ein Sicherheitsmagnetventil 25,
  • – mindestens einen ersten Injektor 26 für jeden Brennraum 13,
  • – einen Drucksensor 27 und
  • – einen zweiten Temperatursensor 28.
The fuel supply system 2 to supply the internal combustion engine 1 with fuel gas
  • - a tank plant 21 holding several high-pressure gas tanks 22 and shut-off valves 23 having,
  • - a high pressure line 24 .
  • - a safety solenoid valve 25 .
  • - At least a first injector 26 for every combustion chamber 13 .
  • - a pressure sensor 27 and
  • - a second temperature sensor 28 ,

Das Brenngas, beispielsweise Erdgas, wird durch einen Füllanschluss 29 in den Hochdruckgastank 22 gefüllt. Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird das Sicherheitsmagnetventil 25 geöffnet und das Brenngas strömt unter einem Druck von bis zu 200 bar durch die Hochdruckleitung 24 zu dem Injektor 26. Mittels des Injektors 26 wird das Brenngas in den Brennraum 13 eingeblasen. In räumlicher Nähe des Injektors 26 sind an der Hochdruckleitung 24 ein Drucksensor 27 und ein zweiter Temperatursensor 28 angeordnet, die wiederum ihre Signale an das Steuergerät 15 weitergeben. Mit dem Druck und der Temperatur stromauf des Injektors 26 ermittelt das Steuergerät 15 die Taktrate, Öffnungsdauer und gegebenenfalls den Hub der Düsennadel des Injektors 26. Damit lässt sich die exakte Menge des einzublasenden Brenngases festlegen und eine gute Verbrennung ermöglichen.The fuel gas, for example natural gas, is passed through a filling connection 29 in the high-pressure gas tank 22 filled. In operation of the internal combustion engine 1 becomes the safety solenoid valve 25 opened and the fuel gas flows under a pressure of up to 200 bar through the high pressure line 24 to the injector 26 , By means of the injector 26 the fuel gas is in the combustion chamber 13 blown. In the vicinity of the injector 26 are at the high pressure line 24 a pressure sensor 27 and a second temperature sensor 28 arranged, in turn, their signals to the control unit 15 pass on. With the pressure and temperature upstream of the injector 26 determines the control unit 15 the clock rate, opening time and possibly the stroke of the nozzle needle of the injector 26 , This can be the exact amount of einzubasenden fuel gas set and allow good combustion.

Durch den Einsatz der kostengünstigen, getakteten Injektoren 26 in Verbindung mit dem Drucksensor 27 und dem zweiten Temperatursensor 28 sind ein teurer Druckminderer, ein Niederdruckkreislauf und ein Niederdruckinjektor entbehrlich. Durch den Entfall des Druckminderers entfallen damit auch Probleme, die durch Vereisen des Druckminderers entstehen können, da die Entspannung des Brenngases von hohem Druck auf den Druck im Brennraum 13 im Injektor 26 und nicht in dem Druckminderer stattfindet. Der Injektor 26 ragt in den heißen Brennraums 13 und somit besteht auf Grund der dort herrschenden hohen Temperaturen keinerlei Gefahr eines Vereisens durch plötzliches Entspannen des Brenngases.Through the use of cost-effective, clocked injectors 26 in conjunction with the pressure sensor 27 and the second temperature sensor 28 an expensive pressure reducer, a low-pressure circuit and a low-pressure injector are dispensable. The elimination of the pressure reducer thus eliminates problems that may arise due to icing of the pressure reducer, since the relaxation of the fuel gas from high pressure to the pressure in the combustion chamber 13 in the injector 26 and not taking place in the pressure reducer. The injector 26 sticks out in the hot combustion chamber 13 and thus there is no risk of icing due to the high temperatures prevailing there by sudden relaxation of the fuel gas.

In 2 ist in schematischer Darstellung als zweites Ausführungsbeispiel eine bivalente Brennkraftmaschine 30, das heißt eine Brennkraftmaschine, die sowohl mit gasförmigem als auch mit flüssigem Kraftstoff betrieben werden kann, gezeigt. Die Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffversorgungsanlage 2 auf, die zur Direkteinblasung getaktete erste Injektoren 26 verwendet. In einer bivalenten Brennkraftmaschine 30 können wahlweise sowohl Brenngas, wie beispielsweise Erdgas, als auch flüssige Kraftstoffe, wie beispielsweise Otto-Kraftstoff (Benzin), verbrannt werden. Eine derartige Brennkraftmaschine 30 weist neben einer Kraftstoffversorgungsanlage 2 für Brenngas, wie sie in 1 gezeigt und erläutert ist, noch Einspritzdüsen 31 für flüssigen Kraftstoff auf. Diese Einspritzdüsen 31 werden auf die für flüssige Otto-Kraftstoffe übliche Weise vom Steuergerät 15 angesteuert, von einer nicht gezeigten Kraftstoffversorgungsanlage mit flüssigem Kraftstoff versorgt und spritzen diesen in den Ansaugkanal 5 in Richtung des Einlassventils 7. Alle übrigen Merkmale entsprechen in ihrer Funktion und Nummerierung der Ausführung, wie sie in 1 gezeigt und erläutert sind.In 2 is a schematic representation of a second embodiment, a bivalent internal combustion engine 30 that is an internal combustion engine that can be operated with both gaseous and liquid fuel. The internal combustion engine has a fuel supply system 2 on, the first injectors clocked for direct injection 26 used. In a bivalent internal combustion engine 30 Optionally, both fuel gas, such as natural gas, and liquid fuels, such as gasoline (gasoline) can be burned. Such an internal combustion engine 30 points next to a fuel supply system 2 for fuel gas, as in 1 shown and explained is still injectors 31 for liquid fuel. These injectors 31 be in the usual way for liquid gasoline fuels from the controller 15 controlled, supplied by a fuel supply system, not shown, with liquid fuel and inject it into the intake passage 5 in the direction of the inlet valve 7 , All other features correspond in their function and numbering to the execution as described in 1 are shown and explained.

In 3 ist in schematischer Darstellung als drittes Ausführungsbeispiel eine bivalente Brennkraftmaschine 30 gezeigt. Die Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffversorgungsanlage 2 auf, die zur Direkteinblasung Bi-Fuel-Einspritzventile 32 verwendet. Im Unterschied zur Ausführung gemäß 2 sind die Bi-Fuel-Einspritzventile 32 so ausgeführt, dass sie sowohl Brenngas als auch flüssigen Kraftstoff in den Brennraum 13 einbringen können. Es ist daher an den Bi-Fuel-Einspritzventilen 32 ein Anschluss zur Hochdruckleitung 24 und ein Anschluss 34 zur nicht gezeigten Flüssig-Kraftstoffversorgung vorgesehen. Durch den Einsatz von Bi-Fuel-Einspritzventilen 32 verringert sich der Platzbedarf im Umfeld der Bi-Fuel-Einspritzventile 32 und auch die Form des Brennraums 13 lässt sich mit nur einem Einspritzventil einfacher gestalten. Alle übrigen Merkmale entsprechen in ihrer Funktion und Nummerierung der Ausführung, wie sie in 1 und 2 gezeigt und erläutert sind.In 3 is a schematic representation of a third embodiment of a bivalent internal combustion engine 30 shown. The internal combustion engine has a fuel supply system 2 on that for direct injection bi-fuel injectors 32 used. In contrast to the execution according to 2 are the bi-fuel injectors 32 designed to carry both fuel gas and liquid fuel into the combustion chamber 13 can contribute. It is therefore due to the bi-fuel injection valves 32 a connection to the high-pressure line 24 and a connection 34 provided for not shown liquid fuel supply. Through the use of bi-fuel injection valves 32 the space requirement decreases in the Environment of bi-fuel injectors 32 and also the shape of the combustion chamber 13 can be made easier with just one injector. All other features correspond in their function and numbering to the execution as described in 1 and 2 are shown and explained.

In 4 ist in schematischer Darstellung als viertes Ausführungsbeispiel eine bivalente Brennkraftmaschine 30, die sowohl mit gasförmigem als auch mit flüssigem Kraftstoff, wie beispielsweise Otto-Kraftstoff (Benzin), betrieben werden kann, gezeigt. Die Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffversorgungsanlage 2 auf, die zur Direkteinblasung getaktete erste Injektoren 26 verwendet. Eine derartige Brennkraftmaschine 30 weist neben einer Kraftstoffversorgungsanlage 2 für Brenngas, wie sie in 1 gezeigt und erläutert ist, noch Einspritzdüsen 33 für flüssigen Kraftstoff auf. Diese Einspritzdüsen 33 werden auf die für flüssige Otto-Kraftstoffe übliche Weise vom Steuergerät 15 angesteuert, von einer nicht gezeigten Kraftstoffversorgungsanlage mit flüssigem Kraftstoff versorgt und spritzen diesen in den Brennraum 13 direkt ein. Die aufwändige Anordnung mit einem ersten Injektor 26 für das Brenngas und Einspritzdüsen 33 für den flüssigen Kraftstoff bietet den Vorteil der Betriebssicherheit und Notlauffunktion bei Ausfall einer der beiden Systeme. Alle übrigen Merkmale entsprechen in ihrer Funktion und Nummerierung der Ausführung, wie sie in 1 gezeigt und erläutert sind.In 4 is a schematic representation of a fourth embodiment, a bivalent internal combustion engine 30 that can be operated with both gaseous and liquid fuels, such as gasoline (gasoline). The internal combustion engine has a fuel supply system 2 on, the first injectors clocked for direct injection 26 used. Such an internal combustion engine 30 points next to a fuel supply system 2 for fuel gas, as in 1 shown and explained is still injectors 33 for liquid fuel. These injectors 33 be in the usual way for liquid gasoline fuels from the controller 15 controlled, supplied by a fuel supply system, not shown, with liquid fuel and inject it into the combustion chamber 13 directly. The complex arrangement with a first injector 26 for the fuel gas and injectors 33 for the liquid fuel offers the advantage of operational safety and emergency operation in case of failure of either system. All other features correspond in their function and numbering to the execution as described in 1 are shown and explained.

Claims (9)

Fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare, mindestens einen Brennraum (13) aufweisende Brennkraftmaschine (1), die zumindest einen ersten Injektor (26) für gasförmigen Kraftstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Injektor (26) durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagbar ist, der ungefähr einem Druck in einem Gastank (22) entspricht, und dass der gasförmige Kraftstoff durch den zumindest einen ersten Injektor (26) direkt in den Brennraum (13) einbringbar ist.Third-party ignited gaseous fuel operable at least one combustion chamber ( 13 ) having internal combustion engine ( 1 ) having at least one first injector ( 26 ) for gaseous fuel, characterized in that the at least one first injector ( 26 ) is pressurized by gaseous fuel at a pressure approximately equal to a pressure in a gas tank ( 22 ), and that the gaseous fuel through the at least one first injector ( 26 ) directly into the combustion chamber ( 13 ) can be introduced. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (27) und/oder ein Temperatursensor (28) an zumindest einer Gasleitung (24) stromauf des zumindest einen ersten Injektors (26) zur Bestimmung von Druck und/oder Temperatur des gasförmigen Kraftstoffs vorgesehen sind.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that a pressure sensor ( 27 ) and / or a temperature sensor ( 28 ) on at least one gas line ( 24 ) upstream of the at least one first injector ( 26 ) are provided for determining the pressure and / or temperature of the gaseous fuel. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Brennraum (13) zumindest ein zweiter Injektor (31) vorgesehen ist, der flüssigen Otto-Kraftstoff in einen Ansaugkanal (5) der Brennkraftmaschine (1) abgibt.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that each combustion chamber ( 13 ) at least a second injector ( 31 ) is provided, the liquid gasoline fuel in a suction channel ( 5 ) of the internal combustion engine ( 1 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Brennraum (13) zumindest ein dritter Injektor (33) vorgesehen ist, der flüssigen Otto-Kraftstoff in den Brennraum (13) der Brennkraftmaschine einspritzt.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that each combustion chamber ( 13 ) at least a third injector ( 33 ) is provided, the liquid gasoline fuel into the combustion chamber ( 13 ) of the internal combustion engine. Fremdgezündete, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbare, mindestens einen Brennraum (13) aufweisende Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass je Brennraum (13) zumindest ein Bi-Fuel-Einspritzventil (32) durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagbar ist, der ungefähr einem Druck in einem Gastank (22) entspricht, und dass der gasförmige Kraftstoff durch das zumindest eine Bi-Fuel-Einspritzventil (32) direkt in den Brennraum (13) einbringbar ist, wobei durch das Bi-Fuel-Einspritzventil (32) wahlweise oder zusätzlich auch flüssiger Otto-Kraftstoff in den Brennraum (13) einbringbar ist.Third-party ignited gaseous fuel operable at least one combustion chamber ( 13 ) having internal combustion engine ( 1 ), characterized in that each combustion chamber ( 13 ) at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) is pressurized by gaseous fuel at a pressure approximately equal to a pressure in a gas tank ( 22 ), and that the gaseous fuel through the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) directly into the combustion chamber ( 13 ) is introduced, wherein by the bi-fuel injection valve ( 32 ) optionally or additionally also liquid Otto fuel into the combustion chamber ( 13 ) can be introduced. Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten, mit gasförmigem Kraftstoff betreibbaren Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Injektor (26) beziehungsweise das zumindest eine Bi-Fuel-Einspritzventil (32) durch gasförmigen Kraftstoff mit einem Druck beaufschlagt wird, der dem Druck im Gastank (22) entspricht, und dass der zumindest eine erste Injektor (26) beziehungsweise das zumindest eine Bi-Fuel-Einspritzventil (32) den gasförmigen Kraftstoff direkt in einen Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (1) einbringt, wobei die in den Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (1) eingebrachte Kraftstoffmenge durch eine Änderung einer Taktrate des zumindest einen ersten Injektors (26) beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils (32) eingestellt wird.Method for operating a spark-ignited internal combustion engine operable with gaseous fuel according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) is acted upon by gaseous fuel with a pressure corresponding to the pressure in the gas tank ( 22 ), and that the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) the gaseous fuel directly into a combustion chamber ( 13 ) of the internal combustion engine ( 1 ), whereby the into the combustion chamber ( 13 ) of the internal combustion engine ( 1 ) introduced by a change in a clock rate of the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) is set. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über einen regelbaren Hub des zumindest einen ersten Injektors (26) beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils (32) die in den Brennraum (13) der Brennkraftmaschine (1) eingebrachte Kraftstoffmenge eingestellt wird.A method according to claim 6, characterized in that via a controllable stroke of the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) into the combustion chamber ( 13 ) of the internal combustion engine ( 1 ) introduced amount of fuel is adjusted. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoffdruck in der zumindest einen Gasleitung (24) stromauf des zumindest einen ersten Injektors (26) beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils (32) von einem Drucksensor (27) bestimmt wird, dessen Werte einem Steuergerät (15) zugeführt werden, das damit die Taktrate und/oder gegebenenfalls den Hub des zumindest einen ersten Injektors (26) beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils (32) steuert.A method according to claim 6 or 7, characterized in that a fuel pressure in the at least one gas line ( 24 ) upstream of the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) from a pressure sensor ( 27 ) whose values are assigned to a control unit ( 15 ), which thus the clock rate and / or optionally the stroke of the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) controls. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstofftemperatur in der zumindest einen Gasleitung (24) stromauf des zumindest einen ersten Injektors (26) beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils (32) von einem Temperatursensor (28) bestimmt wird, dessen Werte einem Steuergerät (15) zugeführt werden, das damit die Taktrate und/oder gegebenenfalls den Hub des zumindest einen ersten Injektors (26) beziehungsweise des zumindest einen Bi-Fuel-Einspritzventils (32) steuert.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that a fuel temperature in the at least one gas line ( 24 ) upstream the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) from a temperature sensor ( 28 ) whose values are assigned to a control unit ( 15 ), which thus the clock rate and / or optionally the stroke of the at least one first injector ( 26 ) or the at least one bi-fuel injection valve ( 32 ) controls.
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