DE102009058379A1

DE102009058379A1 - Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102009058379A1
Application number: DE102009058379A
Authority: DE
Inventors: Michel-André 53859 Adam
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-07-07

Abstract

Verbrennungskraftmaschine (1), umfassend wenigstens einen Ansaugtrakt (2), wenigstens einen Abgastrakt (22), wenigstens einen Luftfilter (4), wenigstens eine Regel- bzw. Steuerungseinheit (5) sowie wenigstens einen Brenner (6) und eine mit dem Brenner (6) kommunizierende Kraftstoffversorgungseinheit (13), wobei die Kraftstoffversorgungseinheit (13) wenigstens einen Drucksensor (8) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine.
Aus der DE 2219371 ist ein Abgasverarbeitungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Auspuffrohr und einem in dem Auspuffrohr angeordneten katalytischen Reaktor zur Oxidierung der hindurchlaufenden Abgase bekannt, wobei die Brennereinheit eine Brennerkammer aufweist, die mit dem Auspuffrohr stromauf zu dem katalytischen Reaktor in Verbindung steht, eine in der Brennerkammer angeordnete Zündungseinrichtung zur Bewirkung einer Verbrennung eines der Brennerkammer zugeführten Luft-Kraftstoffgemisches, und eines Luft-Kraftstoffgemischzufuhrkanal, der mit der Brennerkammer in Verbindung steht und dieser das Luft-Kraftstoffgemisch zuführt, wobei der Luft-Kraftstoffgemischzufuhrkanal einen Venturiabschnitt aufweist, der mit einer Düse versehen ist, die mit einer Schwimmerkammer in Verbindung steht, einer Luftpumpe, die mit dem Luft-Kraftstoffzufuhrkanal in Verbindung steht und in diesen zwangsweise Luft zuführt, einen Nebenschlusskanal mit einem Einlass, der in den Luft-Kraftstoffgemischkanal zwischen der Luftpumpe und dem Venturiabschnitt mündet, und einem Auslass, der mit der Brennerkammer in Verbindung steht, und ein Kraftstoffsperrventil, das mit der Düse verbunden ist und die Kraftstoffzufuhr in den Luft-Kraftstoffgemischzufuhrkanal selektiv sperrt.
Daran ist nachteilig, dass die bei einem solchen System auftretenden Pulsationen bis hin zur Kavitation führen können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein System zu schaffen, dass die Pulsation und deren Folgen weitgehend vermeidet.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst.
Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt, es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung
2 eine schematische Darstellung der Kraftstoffversorgung
3 einen Kraftstofftrakt mit Pulsationsdämpfer
4 einen Kraftstofftrakt mit Pulsationsdämpfer
5 einen Kraftstofftrakt ohne Pulsationsdämpfer
6 einen Kraftstofftrakt ohne Pulsationsdämpfer
7 Messung des Drucks ohne Pulsationsdämpfer
8 Messung des Drucks mit Pulsationsdämpfer
9 einen zylindrischen Pulsationsdämpfereinsatz
10 einen rechteckigen Pulsationsdämpfereinsatz
Die Kraftstoffversorgungsvorrichtung 13 verfügt über ein Dosierventil 18, einen Drucksensor 8, eine Kraftstoffleitung 23 und Rückschlagventil 17. Das Dosierventil 18 wird frequenzabhängig mit einem pulsweitenmodulierten Signal (PWM) angesteuert. Somit ergibt sich ein ständig im Wechsel getaktet öffnendes bzw. schließendes Ventil, welches im Zustand ”Bestromung-ON”, wie in 5 dargestellt, einen bestimmten Volumenstrom dosiert und in der ”Bestromung-OFF”-Phase, wie in 6 gezeigt, die Volumenstromdosierung stoppt. In der Folge ergibt sich ein getakteter Volumenstrom. Während der ”Bestromungs OFF”-Phase tritt die Gefahr auf, dass es zum Abriss der Kraftstoffsäule bzw. zur Unterdruckbildung z. B. durch die Massenträgheit des Kraftstoffs bzw. der Trägheit des Rückschlagventils kommt und somit der Fluiddruck direkt hinter dem Dosierventil in den Dampfdruckbereich fallen kann, was zur Dampfblasenbildung führen kann, was in 7 anschaulich dargestellt wird. Durch die entstehenden Dampfblasen im Drucksensor kann die dortige Membran beschädigt werden und zum Totalausfall dieses Sensors führen. Die beschriebene Prozessweise mit einem erfindungsgemäßen Pulsationsdämpfer 16, wie er beispielsweise in der 9 oder in der 10 dargestellt wird, führt zu einem Druckverlauf über die Zeit, wie er in 8 dargestellt wird. In 1 wird eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Ansaugtrakt 2 und einem Abgastrakt 22 dargestellt. Im Ansaugtrakt 2 befindet sich ein Luftfilter 4. Im Abgastrakt 22 der Verbrennungskraftmaschine 1 befindet sich ein Brenner 6, ein nachgeordneter Oxidationskatalysator 9, ein Dieselpartikelfilter 10 sowie ein SCR–Katalysator 11. Im Oxidationskatalysator 9 befindet sich ein Temperatursensor 20, der die zur Prozessführung erforderliche Temperatur ermittelt und an die Regel- bzw. Steuerungseinheit 5 weiterleitet. Die Regel- bzw. Steuerungseinheit 5 ist mit der kombinierten Regelvorrichtung 12 mittels Datenübertragungsverbindung verbunden. Die Regelvorrichtung 12 ist in die Kraftstoffversorgungseinheit 12 integriert, was Platz und Leitungswege spart und zu kürzeren Reaktionszeiten führt. Der Druckmesssensor 8 ist im Kraftstofftrakt zwischen Dosierventil 18 und Pulsationsdämpfer 16 angeordnet. Die Messsignale des Sensors 8 werden direkt in der Regelvorrichtung 12 verarbeitet. Ein Turbolader 14 ist zwischen Ansaugtrakt 2 und Abgastrakt 22 angeordnet. In einer alternativen Ausgestaltung gemäß 4 ist in der Kraftstoffversorgungseinheit 12 in Strömungsrichtung des Kraftstoffs nach dem Dosierventil 18 der Pulsationsdämpfer 16 angeordnet. Nach dem Pulsationsdämpfer 16 ist der Druckmesssensor 8 angeordnet, nach diesem Druckmesssensor 8 folgt in Strömungsrichtung des Kraftstoffs das Rückschlagventil 17. Die Einbringung eines Pulsationsdämpfer bewirkt eine Homogenisierung/Vergleichmäßigung des Fluidflusses (Kraftstoff). Ein getakteter Durchfluss am Eintritt dieses Pulsationsdämpfers wird zu einem konstanten Durchfluss am Austritt dieses Pulsationsdämpfers. Die Bewältigung dieser Aufgabe erfolgt über eine Einheit, welche einerseits Volumen bereitstellt – ein zylindrischer, oder quadratischer Körper, wie in 9 und 10 dargestellt – und andererseits eine Lamellenanordnung (Lamellenanzahl > 1) darbietet, die zur mäanderförmigen Umlenkung des Kraftstoffs führt. Die Lamellen 26 weisen wechselseitig, z. B. sind die Bohrungen bei benachbarten Lamellen 26, wie in den 4, 9 und 10 dargestellt, um etwa 180° versetzt angeordnet, einen Spalt 24 (Spaltbreite b > 1 mm), bzw. eine Bohrung 25 (Bohrungsdurchmesser ⌀ > 1 mm) auf, welche für den Kraftstoffdurchtritt sorgt. Mithilfe dieser ständigen Umlenkungen und den Kanten der Bohrungen bzw. der Spalte wird die aufgezwungene Druckwelle der getakteten Fluiddosierung ständig gebrochen. In einer alternativen Ausgestaltung können auch mehrere Bohrungen 25 auf einer Lamelle 26 angeordnet sein. In einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung sind die Bohrungen 25 bzw. die Spalte 24 auf benachbarten Lamellen 26 um etwa 90° versetzt angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungskraftmaschine
2: Ansaugtrakt
3: Kraftstofffilter
4: Luftfilter
5: Regel- bzw. Steuerungseinheit
6: Brenner
7: Luftversorgungseinheit
8: Druckmesssensor
9: Oxidationskatalysator
10: Dieselpartikelfilter
11: SCR–Katalysator
12: Regelvorrichtung
13: Kraftstoffversorgungseinrichtung
14: Turbolader
15: Tank
16: Pulsationsdämpfer
17: Rückschlagventil
18: Dosierventil
19: Ventil
20: Common-Rail
21: Hochdruckpumpe
22: Abgastrakt
23: Kraftstoffleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2219371 [0002]

Claims

Verbrennungskraftmaschine (1), umfassend wenigstens einen Ansaugtrakt (2), wenigstens einen Abgastrakt (22), wenigstens einen Luftfilter (4), wenigstens eine Regel- bzw. Steuerungseinheit (5) sowie wenigstens einen Brenner (6) und eine mit dem Brenner (6) kommunizierende Kraftstoffversorgungseinheit (13), wobei die Kraftstoffversorgungseinheit (13) wenigstens einen Drucksensor (8) aufweist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Pulsationsdämpfer (16) aufweist.
Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil (17) aufweist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Oxidationskatalysator (9) und/oder einen Dieselpartikelfilter (10) und/oder einen SCR-Katalysator (11) aufweist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffversorgungseinheit (13) eine Regelvorrichtung (12) aufweist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffversorgungseinheit (13) wenigstens ein Dosierventil (18) aufweist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (8) in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs vor dem Rückschlagventil (17) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (19) in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs vor dem Pulsationsdämpfer (16) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (12) der Kraftstoffversorgungseinheit (13) mit der Regel- bzw. Steuerungseinheit (5) derart verbunden ist, dass sie Daten austauschen können.
Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Turbolader (14) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.